РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ	(19) RU (11) 2 362 981 (13) C2
	(51) МПК G01M 3/00 (2006.01) F17D 5/02 (2006.01) G01V 3/165 (2006.01)

Статус:	не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина:	Возможность восстановления: нет.

(21)(22) Заявка: 2007139704/28, 18.10.2007 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 18.10.2007 (45) Опубликовано: 27.07.2009 Бюл. № 21 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2256894 C1, 20.07.2005. CA 2509002 A1, 03.12.2005. US 6766226 B2, 20.07.2004. WO 0008435 A1, 17.02.2000. Адрес для переписки: 196607, Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Церковная, 37, кв.18, Н.П. Казакову

(72) Автор(ы): Дикарев Виктор Иванович (RU), Казаков Николай Петрович (RU) (73) Патентообладатель(и): Дикарев Виктор Иванович (RU), Казаков Николай Петрович (RU)

(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ БЕСПИЛОТНЫЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Предлагаемый комплекс относится к области диагностической техники и может быть использован для систематического дистанционного контроля состояния магистральных газопроводов и хранилищ, а именно для раннего обнаружения нарушений герметичности, повреждений и утечек в газопроводе, за счет обеспечения лучших условий выполнения мониторинга, повышения оперативности и достоверности измеренных параметров состояния газовых трубопроводов с помощью диагностической аппаратуры, установленной на носитель - дистанционно пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА).

Известны системы и устройства для дистанционного контроля состояния магистральных газопроводов (патенты РФ №№2017138, 2040783, 2091759, 2158423, 2200900, 2256894; патенты США №№3490032, 3808519, 6229313; патент ЕР №0.052.053; Журнал «Крылья России», 1998, М. Беспилотные самолеты Пчелка-1Т, модели «Эксперт» и «Альбатрос», ОКБ им. А.С.Яковлева и др.).

Из известных систем и устройств наиболее близким к предлагаемому является «Автоматический беспилотный диагностический комплекс» (патент РФ №2256894, G01M 3/00, 2003), который и выбран в качестве прототипа.

Указанный комплекс обеспечивает надежный обмен радиотелеметрической и командной информацией между дистанционно пилотируемым летательным аппаратом и наземным пунктом управления путем использования дуплексной радиосвязи на двух частотах и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Однако известный комплекс для обмена радиотелеметрической и командной информацией между дистанционно пилотируемым летательным аппаратом и наземным пунктом управления использует только дискретные сообщения и команды.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей комплекса путем обмена радиотелеметрической и командной информацией между дистанционно пилотируемым летательным аппаратом и наземным пунктом управления с использованием дискретных и аналоговых сообщений и команд, двух частот и сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на одной несущей частоте.

Поставленная задача решается тем, что автоматический беспилотный диагностический комплекс, содержащий дистанционно пилотируемый летательный аппарат, включающий планер, силовую установку с поршневым двигателем, систему автоматического управления с блоком управления бортовыми системами, содержащую инерциальную навигационную систему, приемную аппаратуру спутниковой навигационной системы, систему воздушно-скоростных сигналов, радиовысотомер малых высот и вычислитель действительных координат, подключенный к инерциальной навигационной системе и приемной аппаратуре спутниковой навигационной системы, систему автоматического дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем, включающую приемную аппаратуру командного радиоуправления и обзорную телевизионную систему, радиоретрансляционную систему, систему автоконтроля работы бортовых систем, радиотелеметрическую систему, систему посадки и выпуска парашюта, систему управления двигателем, вычислитель системы автоматического управления, радиомаяк, систему диагностики состояния магистральных трубопроводов и блок управления системой диагностики, размещенные в фюзеляже летательного аппарата, при этом вычислитель действительных координат и первый вход-выход блока управления системой диагностики подключены к блоку управления бортовыми системами, второй вход-выход управления системой диагностики подключен к системе диагностики состояния газопровода, а третий вход-выход связан с системой командного радиоуправления, а также мобильный наземный пункт управления с устройствами связи и контроля, радиотелеметрическая система выполнена в виде двух радиостанций, размещенных на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате и наземном пункте управления соответственно, каждая из которых содержит последовательно включенные генератор высокой частоты и фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений и команд, последовательно включенные первый гетеродин, первый смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилитель второй промежуточной частоты, последовательно подключенные к выходу первого гетеродина, перемножитель, полосовой фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход является первым выходом радиостанции, при этом частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов разнесены на вторую промежуточную частоту

ω_г2- ω_г1=ω_пр2,

снабжен амплитудным модулятором, источником аналоговых сообщений и команд, амплитудным ограничителем и синхронным детектором, причем к выходу фазового манипулятора подключен амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом источника аналоговых сообщений и команд, а выход подключен к второму входу первого смесителя, к выходу усилителя второй промежуточной частоты последовательно подключены амплитудный ограничитель и синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, а выход является вторым выходом радиостанции, второй вход перемножителя соединен с выходом амплитудного ограничителя, радиостанция, размещенная на дистанционно пилотируемом летательном аппарате, излучает сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на частоте ω₁=ω_пр1=ω_г2, а принимает на частоте ω₂=ω_г1, а радиостанция, размещенная на наземном пункте управления, наоборот, излучает сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на частоте ω₂, а принимает - на частоте ω₁.

Структурная схема автоматического беспилотного дистанционного комплекса представлена на фиг.1. Структурная схема радиостанции 15.1, размещенной на борту дистанционно пилотируемого летательного аппарата, изображена на фиг.2. Структурная схема радиостанции 15.2, размещенной на наземном пункте 26 управления, изображена на фиг.3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая процесс преобразования сигналов, показана на фиг.4. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы радиотелеметрической системы, изображены на фиг.5 и 6.

Автоматический беспилотный диагностический комплекс содержит систему 1 автоматического управления, спутники 2.i (i=1, 2, …, 24) глобальной навигационной системы «Навстар» или «Глонасс», навигационную систему 3, инерциальную навигационную систему 4, приемную аппаратуру 5 спутниковой навигационной системы «Навстар» или «Глонасс», вычислитель 6 действительных координат спутниковой навигационной системы, радиомаяк 7, систему 8 воздушно-скоростных сигналов, малогабаритный радиовысотомер 9 малых высот, систему 10 автоматического дистанционного управления, систему 11 команд радиоуправления, информационно-логический блок 12, приемную аппаратуру 13 командного радиоуправления, обзорную телевизионную систему 14, систему 15 радиотелеметрии, систему 16 автоконтроля работы бортовых систем ДПЛА с вычислителем, систему 17 управления двигателем, вычислитель 18 системы автоматического управления, радиоретранслятор 19, блок 20 управления бортовыми системами, бортовой накопитель 21 информации, систему 22 посадки и выпуска парашюта, блок 23 управления системой диагностики состояния магистральных газопроводов, радиовысотомер 25, наземный пункт 26 управления, наземный пульт 27 управления, стартовую катапульту и систему 28 спасения, рули 29 направления.

Радиотелеметрическая система 15 содержит две радиостанции 15.1 и 15.2, размещенные на ДПЛА и наземном пункте 26 управления соответственно, каждая из которых содержит последовательно включенные генератор 30 (50) высокой частоты, фазовый манипулятор 31 (51), второй вход которого соединен с выходом источника 32 (52) дискретных сообщений и команд, амплитудный модулятор 46 (54), второй вход которого соединен с выходом источника 47 (53) аналоговых сообщений и команд, первый смеситель 33 (56), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 34 (55), усилитель 35 (57) первой промежуточной частоты, первый усилитель 36 (58) мощности, дуплексер 37 (59), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 38 (60), второй усилитель 39 (61) мощности, второй смеситель 40 (63), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 41 (62), усилитель 42 (64) второй промежуточной частоты, амплитудный ограничитель 48 (65) и синхронный детектор 49 (66), второй вход которого соединен с выходом усилителя 42 (64) второй промежуточной частоты, а выход является вторым выходом II радиостанции, последовательно подключенные к выходу первого гетеродина 34 (55) перемножитель 43 (67), второй вход которого соединен с выходом амплитудного ограничителя 48 (65), полосовой фильтр 44 (68) и фазовый детектор 45 (69), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 41 (62), а выход является первым выходом I радиостанции.

Автоматический беспилотный диагностический комплекс (АБДК) содержит ДПЛА, планер которого выполнен из дешевых композиционных материалов.

Аэродинамическая система ДПЛА содержит моноплан с высокорасположенным крылом небольшой стреловидности, двухвалочным хвостовым оперением и расположенным в задней части фюзеляжа двухцилиндровым двухтактным поршневым двигателем с трехлопастным толкающим воздушным винтом фиксированного шага. В центроплане крыла размещаются мягкие топливные баки. В центральной части центроплана размещается посадочный парашют. Хвостовое оперение выполнено двухкилевым. Между килями располагается стабилизатор.

В передней части фюзеляжа расположен отсек полезной нагрузки. Двигатель выполнен поршневым с трехлопастным винтом фиксированного шага, подключенным к системе 17 управления двигателем.

ДПЛА имеет трехколесное шасси. Основные колеса имеют тормозные устройства, обеспечивающие одновременно и дифференциальное торможение, связанные с системой 22 посадки и выпуска парашюта, подключенной к блоку 20 управления бортовыми системами.

Бортовые системы ДПЛА содержат систему 1 автоматического управления, состоящую из двух систем.

Первая система - навигационная 3, в состав которой включены: инерционная навигационная система (ИНС) 4, приемная аппаратура 5 спутниковой навигационной системы (СНС), связанной со спутниками 2.i (i=1, 2, …, 24), система 8 воздушно-скоростных сигналов, подключенная к вычислителю 18 системы автоматического управления (САУ), малогабаритный радиовысотомер 9 малых высот, подключенный к блоку 20 управления бортовыми системами.

Вторая система - система 10 автоматического дистанционного управления, в состав которой входят: система 13 командного радиоуправления, обзорная телевизионная система 14.

Система 17 управления двигателем подключена к системе 11 команд радиоуправления и блоку 20 управления бортовыми системами. Радиотелеметрическая система 15 соединена с системой 16 автоконтроля, подключенной к входу блока 20 управления бортовыми системами, входы вычислителя 18 САУ подключены к системе 8 воздушно-скоростных сигналов, информационно-логический блок 12 - к системе 11 команд радиоуправления, а выход вычислителя 18 связан с рулями направления 29. Блок 20 управления бортовыми системами связан с выходами радиовысотомера 25, бортового накопителя 21 информации, радиомаяка 7, выходами системы 22 посадки и выпуска парашюта, подключенной к системе 11 команд радиоуправления, блока 23 управления системой диагностики, вычислителя 6 действительных координат, входы которого связаны с ИНС 4 и приемной аппаратурой 5 СНС. Система 24 диагностики состояния магистральных газопроводов подключены своими входами-выходами к блоку 23 управления системой диагностики.

Наземная часть содержит радиотелеметрическую систему 15, телевизионную систему 14, стартовую катапульту 28, связанную с наземным пультом 27 управления наземного пункта 26.

В блоке 23 управления системой диагностики встроены блок контроля функционального состояния диагностической системы, блок накопления диагностической информации, блок включения/отключения, блок включения обогрева диагностической аппаратуры, блок вычислений.

Система 24 диагностики состояния магистральных газопроводов содержит магнитометр, соединенный с пассивными магнитометрическими датчиками, тепловизор, лазерный газоанализатор, телевизионную систему и соединена с блоком 23 управления системой диагностики.

Выполнение полета и диагностики состояния газовых трубопроводов с помощью АБДК осуществляется следующим образом.

Автоматический беспилотный диагностический комплекс обеспечивает наилучшие условия выполнения мониторинга и измерения параметров состояния газовых трубопроводов с помощью бортовой аппаратуры. Навигационная система 3 в составе ИНС, приемной аппаратуры 5 СНС, системы 8 воздушно-скоростных сигналов, радиовысотомера 9 малых высот обеспечивает стабилизацию углового положения ДПЛА на всех режимах полета, управление полетом ДПЛА по заданному программой маршруту, выдачу потребителям текущих координат ДПЛА и другой навигационной информации.

Система 10 автоматического дистанционного управления в составе блока 11 командного логического блока 12, приемной аппаратуры 13 командного радиоуправления, обзорной телевизионной системы 14 обеспечивает:

- коррекцию или изменение маршрута полета ДПЛА;

- управление системами ДПЛА при выполнении автоматического взлета по-самолетному;

- управление системами ДПЛА при выполнении штатной, вынужденной или аварийной посадки по-самолетному;

- автоматическое пилотирование ДПЛА, прекращение выполнения задания и возврат на площадку посадки, в случае необходимости;

- безопасность полета ДПЛА и газопроводов в случае остановки двигателя, выхода из строя командной радиолинии управления.

В чрезвычайных обстоятельствах система переключает управление полетом ДПЛА на себя и работает автономно по записанной в БЦВМ 21 логике в соответствии с конкретными отказами.

Система обеспечения посадки ДПЛА включает парашютную систему, трехколесное шасси. Система обеспечивает выполнение посадки ДПЛА по-самолетному на подготовленную площадку.

Диагностирование выполняют с помощью установленных на ДПЛА газоанализатора, тепловизора, магнитометрической системы контроля катодной защиты трубопровода, с помощью телевизионной системы. Тепловизор позволяет получить видимое изображение исследуемого трубопровода по его собственному тепловому (ИК) излучению, определяя формы и места положения слабонагретых и замаскированных трубопроводов, в дневных и ночных условиях. Тепловые аномалии, создаваемые магистральными трубопроводами, связаны с транспортом нагретого газа и утечками из трубопровода.

Для работы системы диагностики обеспечивают ввод данных о точной высоте полета над трубой с помощью радиовысотомера, об угловых координатах положения планера, о текущих координатах местности, поступающих из НО в вычислитель блока управления системой диагностики состояния магистральных газопроводов и далее в блоки вычисления и накопления.

В процессе полета обзорная телевизионная система передает на наземный пункт управления обзор местности, изображение, текущие координаты полета, информацию о работе и отказах бортовых систем. Оператор наблюдает на видеокамере изображение трубы относительно ДПЛА по визуальной сетке. Изображением желаемой траектории полета является визирная сетка, перекрестие, направленное на цель, которую необходимо выдерживать. Объективы тепловизора, телевизионной системы автоматически закрываются с помощью шторок при взлете и посадке. Через командную радиолинию с земли оператор корректирует полет ДПЛА, осуществляет контроль функционального состояния диагностической системы, при необходимости ее обогрев и управление диагностической системой. В результате чего происходят измерения полей температурного контраста тепловизионной системой, затем измерение концентрации транспортируемого газа газоанализатором. Определение магнитного поля регистрируют в соответствии с линейным положением магнитометра по отношению к трубопроводу. При этом скорость сканирования тепловизионной и телевизионной систем устанавливается по сигналу, поступающему из блока 23 управления, определяемому по соотношению скорости полета к высоте. Полученные измерения диагностической системы и параметры траектории полета поступают в блок вычислителя и затем в блок накопления диагностической информации, встроенные в блок 23 управления диагностической системы.

В вычислителе 6 используется комплексная обработка информации (КОИ), результатом которой являются действительные значения параметров движения ЛА.

Повышение точности формирования действительных значений пилотажно-навигационных параметров достигается использованием оптимальной КОИ с реализацией фильтра Калмана.

В приемной аппаратуре 5 СНС измеряется псевдодальность по оценке задержки огибающей псевдослучайных последовательностей и радиальная псевдоскорость по оценке доплеровского смещения частоты несущей. В сигналы кодов закладывается соответствующий массив служебной информации, содержащей эфемериды, альманах, частотно-временные поправки, метки времени, сведения о работоспособности бортовой аппаратуры по результатам измерений. В приемной аппаратуре 5 СНС решается навигационно-временная задача.

Радиостанции 15.1 и 15.2 радиотелеметрической системы 15 работают следующим образом.

Генератор 30 высокой частоты формирует гармоническое колебание (фиг.5, а)

u_c1(t)=U_c1· cos(ω_ct+φ_c1), 0≤t≤T_c1,

где U_c1, ω_c, ω_c1, Т_c1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность колебания, которое поступает на первый вход фазового манипулятора 31, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t) (фиг.5, б) с выхода источника 32 дискретных сообщений и команд. На выходе фазового манипулятора 31 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.5, в)

u₁(t)=U_c1·cos[ω_ct+φ_к1(t)+φ_c1], 0≤t≤T_c1,

где φ_к1(t)={0,π} - манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляцией в соответствии с модулирующим кодом M₁(t) (фиг.5, б), причем φ_к1(t)=const при kτ_э<t<(k+1)τ_э и может изменяться скачком при t=kτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, …, N₁-1);

τ_э, N₁ - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_c1(T_c1=τ_э·N₁), который поступает на первый вход амплитудного модулятора 46. На второй вход последнего подается модулирующая функция m₁(t) (фиг.5, г) с выхода источника 47 аналоговых сообщений и команд. В качестве источников дискретных 32 и аналоговых 47 сообщений и команд могут быть текущие координаты ДПЛА, информация о работе и отказах бортовых систем и т.п. На выходе амплитудного модулятора 46 образуется сложный сигнал с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн-AM) (фиг.5, д)

u₂(t)=U_c1[1+m₁(t)]·cos[ω_ct+φ_k1(t)+φ_c1], 0≤t≤T_c1,

где m₁(t) - модулирующая функция, отражающая закон амплитудной модуляции, который поступает на первый вход смесителя 33, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 34

u_г1=U_г1· cos(ω_г1+φ_г1).

На выходе смесителя 33 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 35 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты (фиг.5, е)

u_пр1(t)=U_пр1[1+m₁(t)]·cos[ω_пр1t+φ_k1(t)+φ_пр1], 0≤t≤T_c1,

где U_пр1=¹/₂k₁·U_c1·U_г1;

k₁ - коэффициент передачи смесителя;

ω_пр1=ω_с+ω_г1 - первая промежуточная частота;

φ_пр1=φ_с1+φ_г1.

Это напряжение после усиления в усилителе 36 мощности через дуплексер 37 излучается приемопередающей антенной 38 в эфир на частоте ω₁=ω_пр1, улавливается приемопередающей антенной 60 и через усилитель 61 мощности поступает на вход смесителя 63. На второй вход смесителя 63 подается напряжение u_г1(t) гетеродина 41. На выходе смесителя 63 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 64 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты

u_пр2(t)=U_пр2[1+m₁(t)]·cos[ω_пр2t+φ_k1(t)+φ_пр2], 0≤t≤T_c1,

где U_пр2=¹/₂k₁·U_пр1·U_г1;

ω_пр2=ω_пр1- ω_г1 - вторая промежуточная частота;

φ_пр2=φ_пр1- φ_г1,

которое поступает на вход амплитудного ограничителя 65 и на информационный вход синхронного детектора 66. На выходе амплитудного ограничителя 65 образуется ФМн-сигнал (фиг.5, ж)

u₃(t)=U_o·cos[ω_пр2t+φ_k1(t)+φ_пр2], 0≤t≤T_c1,

где U_o - порог ограничения,

который используется в качестве опорного напряжения и поступает на опорный вход синхронного детектора 66. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение (фиг.5, з)

u_н1(t)=U_н1·[1+m₁(t)],

где U_н1=¹/₂k₂·U_пр2·U_o;

k₂ - коэффициент передачи синхронного детектора, пропорциональное модулирующей функции m₁(t) (фиг.5, г), которое поступает на второй вход II радиостанции 15.2.

Напряжение u₃(t) с выхода амплитудного ограничителя 65 одновременно поступает на первый вход перемножителя 67, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 55

u_г2(t)=U_г2·cos(ω_г2+φ_г2).

На выходе перемножителя 67 образуется напряжение

u₄(t)=U₄· cos[ω_г1t-φ_k1(t)+φ_г1], 0≤t≤T_c1,

где U₄=¹/₂k₃·U_o·U_г2;

k₃ - коэффициент передачи перемножителя,

которое выделяется полосовым фильтром 68 и поступает на первый вход фазового детектора 69, на второй вход которого подается напряжение u_г1(t) гетеродина 62. На выходе фазового детектора 69 образуется низкочастотное напряжение (фиг.5, и)

u_н2(t)=U_н2· cosφ_k1(t), 0≤t≤T_c1,

где U_н2=¹/₂k₄·U₄·U_г1;

k₄ - коэффициент передачи фазового детектора;

которое является аналогом модулирующего кода M₁(t) (фиг.5, б) и поступает на первый выход I радиостанции 15.2.

На наземном пункте 26 управления генератором 50 формируется гармоническое колебание (фиг.6, а)

u_c2(t)=U_c2· cos(ω_ct+φ_c2), 0≤t≤T_c2,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 51, на второй вход которого подается модулирующий код M₂(t) (фиг.6, б) с выхода источника 52 дискретных сообщений и команд. На выходе фазового манипулятора 51 образуется ФМн-сигнал (фиг.6, в)

u₅(t)=U₅· cos[ω_ct+φ_k2(t)+φ_c2], 0≤t≤T_c2,

который поступает на первый вход амплитудного модулятора 54. На второй вход последнего подается модулирующая функция m₂(t) (фиг.6, г) с выхода источника 53 аналоговых сообщений и команд. На выходе амплитудного модулятора 54 образуется сложный ФМн-АМ-сигнал (фиг.6, д)

u₆(t)=U₆[1+m₂(t)]·cos[ω_ct+φ_k2(t)+φ_c2], 0≤t≤T_c2,

где m₂(t) - модулирующая функция амплитудной модуляции, которая поступает на первый вход смесителя 56, на второй вход которого подается напряжение u_г2(t) гетеродина 55. На выходе смесителя 56 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 57 выделяется напряжение промежуточной частоты (фиг.6, е)

u_пр3(t)=U_пр3[1+m₂(t)]·cos[ω_прt-φ_k2(t)+φ_пр3], 0≤t≤T_c2,

где U_пр3=¹/₂k₁·U_c2·U_г2;

ω_пр=ω_г2- ω_c - промежуточная частота;

φ_пр3=φ_г2-φ_c2.

Это напряжение после усиления в усилителе 58 мощности через дуплексер 59 поступает в приемопередающую антенну 60 и излучается ею в эфир на частоте ω₂=ω_пр, а затем улавливается приемопередающей антенной 38 и через дуплексер 37 и усилитель 39 мощности поступает на первый вход смесителя 40, на второй вход которого подается напряжение u_г2(t) с выхода гетеродина 41. На выходе смесителя 40 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 42 выделяется напряжение второй промежуточной частоты

u_пр4(t)=U_пр4[1+m₂(t)]·cos[ω_пр2t-φ_k2(t)+φ_пр4], 0≤t≤T_c2,

где U_пр4=¹/₂k₁·U_пр3·U_г2;

ω_пр2=ω_г2- ω_пр - вторая промежуточная частота;

φ_пр4=φ_г2- φ_пр3,

которое поступает на вход амплитудного ограничителя 48 и на информационный вход синхронного детектора 49. На выходе амплитудного ограничителя 48 образуется ФМн-сигнал (фиг.6, ж)

u₇(t)=U₆· cos[ω_пр2t-φ_k2(t)+φ_пр4],

который используется в качестве опорного напряжения и поступает на опорный вход синхронного детектора 49. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение (фиг.6, з)

u_н3(t)=U_н3[1+m₂(t)],

где U_н3=¹/₂k₂·U_пр4·U_o,

пропорциональное модулирующей функции m₂(t) (фиг.6, г), которое поступает на второй вход II радиостанции 15.1.

Напряжение u₇(t) с выхода амплитудного ограничителя 48 одновременно поступает на первый вход перемножителя 43, на второй вход которого подается напряжение u_г1(t) гетеродина 34. На выходе перемножителя 43 образуется напряжение

u₈(t)=U₈· cos[ω_г2t-φ_k2(t)+φ_г2], 0≤t≤T_c2,

где U₈=¹/₂k₃·U_o·U_г1,

которое выделяется полосовым фильтром 44 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 45, на второй (опорный) вход которого подается напряжение u_г2(t) с выхода гетеродина 41. На выходе фазового детектора 45 образуется низкочастотное напряжение (фиг.6, и)

u_н4(t)=U_н4· cosφ_к2(t), 0≤t≤T_c2,

где U_н4=¹/₂k₄·U₈·U_г2,

которое является аналогом модулирующего кода M₂(t) (фиг.6, б) и поступает на первый выход I радиостанции 15.1.

При этом частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов 34 (62) и 41 (55) разнесены на вторую промежуточную частоту

ω_г2- ω_г1=ω_пр2.

Радиостанция 15.1, размещаемая на ДПЛА, излучает сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на частоте ω₁=ω_пр1=ω_г2, а принимает на частоте ω₂=ω_пр=ω_г1. Радиостанция 15.2, размещаемая на наземном пункте 26 управления, наоборот, излучает сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на частоте ω₂, а принимает - на частоте ω₁.

Автоматический беспилотный диагностический комплекс позволяет получать визуальную информацию о состоянии магистральных газопроводов в сложных метеоусловиях, в любое время суток при полете ДПЛА на высоте 50 м со скоростью 120-140 км/час над газопроводом в равнинной местности по координатам с использованием СНС, что уменьшает ошибки, не превышающие по боковому отклонению ±10 м и по высоте ±20 м.

В каждом полете ДПЛА в состоянии продиагностировать до 450 км газопровода. Обнаружение мест утечек газа обеспечивается диагностической системой при расходе газа 20-50 м³/сутки, выявляются разрушения покрытий в трубе площадью от 1 м и более. Полеты совершаются в оба направления магистрали на удалении до 225 км (до следующей через одну станцию газоперекачки) с возвратом на площадку старта.

Таким образом, предлагаемый комплекс по сравнению с прототипом обеспечивает дуплексную радиосвязь между дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом и наземным пунктом управления для взаимного обмена не только дискретными сообщениями и командами, но и аналоговыми сообщениями и командами с использованием двух частот ω₁ и ω₂ и сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на одной несущей частоте.

Сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на одной несущей частоте обладают высокой помехоустойчивостью, структурной и энергетической скрытностью.

Тем самым функциональные возможности комплекса расширены.

Формула изобретения

Автоматический беспилотный диагностический комплекс, содержащий дистанционно пилотируемый летательный аппарат, включающий планер, силовую установку с поршневым двигателем, систему автоматического управления с блоком управления бортовыми системами, содержащую инерциальную навигационную систему, приемную аппаратуру спутниковой навигационной системы, систему воздушно-скоростных сигналов, радиовысотомер малых высот и вычислитель действительных координат, систему автоматического дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем, включающую приемную аппаратуру командного радиоуправления и обзорную телевизионную систему, радиоретрансляционную систему, систему автоконтроля работы бортовых систем, радиотелеметрическую систему, систему посадки и выпуска парашюта, систему управления двигателем, вычислитель системы автоматического управления, радиомаяк, систему диагностики состояния магистральных трубопроводов и блок управления системой диагностики, размещенные в фюзеляже летательного аппарата, при этом вычислитель действительных координат и первый вход-выход блока управления системой диагностики подключены к блоку управления бортовыми системами, второй вход-выход блока управления системой диагностики подключен к системе диагностики состояния газопровода, а третий вход-выход связан с системой командного радиоуправления, а также мобильный наземный пункт управления с устройствами связи и контроля, радиотелеметрическая система выполнена в виде двух радиостанций, размещенных на дистанционно пилотируемом летательном аппарате и наземном пункте управления соответственно, каждая из которых содержит последовательно включенные генератор высокой частоты и фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений и команд, последовательно включенные первый гетеродин, первый смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилитель второй промежуточной частоты, последовательно подключенные к выходу первого гетеродина перемножитель, полосовой фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход является первым входом радиостанции, при этом частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов разнесены на вторую промежуточную частоту ω_г2=ω_г1=ω_пр2, отличающийся тем, что он снабжен амплитудным модулятором, источником аналоговых сообщений и команд, амплитудным ограничителем и синхронным детектором, причем к выходу фазового манипулятора подключен амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом источника аналоговых сообщений и команд, а выход подключен к второму входу первого смесителя, к выходу усилителя второй промежуточной частоты последовательно подключены амплитудный ограничитель и синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, а выход является вторым выходом радиостанции, второй вход перемножителя соединен с выходом амплитудного ограничителя, радиостанция, размещенная на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате, излучает сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на частоте ω₁=ω_пр1=ω_г2, а принимает на частоте ω₂=ω_г1, а радиостанция, размещенная на наземном пункте управления, наоборот, излучает сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией на частоте ω₂, а принимает на частоте ω₁.

ИЗВЕЩЕНИЯ

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 19.10.2009

Дата публикации: 10.12.2011