СИСТЕМА МЕСТООПРЕДЕЛЕНИЯ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ МОБИЛЬНЫХ БРИГАД СКОРОЙ ПОМОЩИ

Предлагаемая система относится к области медицинской техники, а именно к средствам и системам дистанционного контроля за передвижением машин скорой помощи, и может быть использована в городских учреждениях практического здравоохранения.

Известны системы и устройства местоопределения и диспетчеризации наземного транспорта (авт. свид. СССР №215.536, 477.330, 498.636, 696.508, 769.581, 830.447, 1.123.041; патенты РФ №2.033.352, 2.042.548, 2.061.323, 2.157.565, 2.184.992, 2.278.418, 2.425.423; Бобрин В.И. и др. Радиосистема дальней навигации «Автомобильный транспорт», 1991, №12, С.23).

Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является «Система местоопределения и диспетчеризации мобильных бригад скорой помощи» (Патент РФ №2.425.423, G08G 1/123, 2010), которая и выбрана в качестве прототипа.

Указанная система обеспечивает повышение оперативности дистанционного контроля с диспетчерского пункта за текущим географическим положением и состоянием парка машин скорой помощи, а также повышение надежности и достоверности обмена дискретными и аналоговыми сообщениями между диспетчерами, водителями и бригадами машин скорой помощи и врачами больниц, госпиталей и поликлиник.

В состав каждой радиостанции входит приемник, который построен по супергетеродинной схеме и в котором одно и то же значение второй промежуточной частоты ω_пр2 может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах ω₂ и ω₃, т.е.

ω_пр2=ω_r2-ω₂ и ω_пр2=ω₃-ω_r2.

Следовательно, если частоту настройки ω₂ принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота w₃ которого отличается от частоты ω₂ на 2ω_пр2 и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты ω_r2 второго гетеродина (фиг. 3). Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_пр, что и по основному каналу.

Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема.

В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условия:

ω_пр2=|±mω_ki±nω_r2|,

где ω_ki - частота i-го комбинационного канала приема;

m, n, i - целые положительные числа.

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии несущей частоты принимаемого сигнала с гармониками частоты ω_r2 второго гетеродина малого порядка (второй, третьей и т.д.), так как чувствительность приемника по этим каналам близка к чувствительности основного канала.

Так, двум комбинационным каналам при m=1 и n=1 соответствуют частоты (фиг. 3):

ω_k1=2ω_r2-ω_пр2 и ω_k2=2ω_г2+ω_пр2.

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости и достоверности обмена дискретными и аналоговыми сообщениями между диспетчерами, бригадами машин скорой помощи и врачами больниц, госпиталей и поликлиник.

Известная система обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена дискретными и аналоговыми сообщениями между диспетчерами, бригадами машин скорой помощи и врачами больницы госпиталей и поликлиник, путем подавления ложных сигналов (помех) принимаемым по зеркальным и комбинационным каналам.

Для местоопределения машин скорой помощи используется приемник GPS - сигналов, который также построен по супергетеродинной схеме и которому свойственно наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, и узкополосных помех, принимаемых по основному каналу. Наличие указанных сигналов и помех приводит к снижению помехоустойчивости приемника GPS- сигналов и точности местоопределения машин скорой помощи.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости приемника GPS - сигналов и точности местоопределения машин скорой помощи путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинированным каналам и узкополосных помех, принимаемым по основному каналу.

Поставленная задача решается тем, что система место определения и диспетчеризации мобильных бригад скорой помощи, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, спутники навигационной системы "Навстар", (рис. 1) бортовой комплекс, установленный на машине скорой помощи и содержащий последовательно включенные приемную антенну, приемник GPS-сигналов, блок сопряжения, первый вход-выход которого через радиостанцию соединен с приемопередающей антенной, а второй вход-выход - с микропроцессором, предназначенным для выполнения навигационных расчетов, к которому подключен дисплей, ретранслятор с приемопередающей антенной, установленный в центральной части города, стационарную аппаратуру, установленную на диспетчерском пункте с известными координатами, полученными в результате прецизионной геодезической съемки, и состоящую из последовательно включенных приемной антенны, приемника GPS-сигналов, блока сопряжения, первый вход- выход которого через радиостанцию соединен с приемопередающей антенной, а второй вход-выход соединен через персональную ЭВМ с дисплеем и устройством документации, и радиостанцию, установленную на профильном медицинском учреждении, первый вход-выход которой соединен с приемопередающей антенной, а второй вход- выход соединен через блок сопряжения с вход-выходом микропроцессора, при этом каждый приемник GPS- сигналов состоит из последовательно подключенных к приемной антенне усилителя высокой частоты, смесителя, второй вход которого соединен с выходом гетеродина и усилителя промежуточной частоты, последовательно включенных, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, первого узкополосного фильтра, второго перемножителя и первого фильтра нижних частот, каждая радиостанция использует сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией, которые излучаются на одной частоте ω₁ а принимаются на другой частоте ω₂, и состоит из последовательно включенных задающего генератора, вход управления которого через блок сопряжения соединен с микропроцессором, предназначенным для синхронизации работы источников аналоговых и дискретных сообщений, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений, амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом источника аналоговых сообщений, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, антенного переключателя, вход-выход которого соединен с приемопередающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и первого усилителя второй промежуточной частоты, из последовательно включенных амплитудного ограничителя и синхронного детектора, выход которого подключен к микропроцессору, предназначенному для синхронизации работы источников аналоговых и дискретных сообщений, к выходу амплитудного ограничителя последовательно подключены первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, полосовой фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, а выход подключен к микропроцессору, входы управления источников дискретных и аналоговых сообщений через блок сопряжения подключены к микропроцессору, причем к выходу второго гетеродина последовательно подключены фазовращатель на +90°, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя мощности, второй усилитель второй промежуточной частоты, фазовращатель на -90°, сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя второй промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя мощности, узкополосный фильтр, амплитудный детектор и ключ, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход подключен к входу амплитудного ограничителя и ко второму входу синхронного детектора,

отличается от ближайшего аналога тем, что каждый приемник GPS - сигналов снабжен усилителем суммарной частоты, амплитудным детектором, ключом, третьим и четверым перемножителями, вторым узкополосным фильтром, вторым фильтром низкой частот, первым и вторым фазоинверторами и блоком вычитания, причем к выходу смесителя последовательно подключены усилитель суммарной частоты, амплитудный детектор и ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к первому входу первого перемножителя и к второму входу второго перемножителя, к выходу ключа последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго фазоинвертора, второй узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом ключа, второй фильтр нижних частот и второй фазоинвертор, к выходу первого фильтра нижних частот подключен блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, а выход является выходом приемника GPS - сигналов.

Общая композиционная схема системы представлена на фиг. 1. Структурная схема приемника GPS-сигналов изображена на фиг. 2. Частотная диаграмма, поясняющая работу радиостанции, показана на фиг. 3. Структурная схема радиостанции изображена на фиг. 4.

Система местоопределения и диспетчеризации мобильных бригад скорой помощи (фиг. 1) содержит спутники 1.L (L=1, 2…24) навигационной системы "Навстар", ретранслятор 3 с приемопередающей антенной 2, установленный в центральной части города, диспетчерский пункт 4 с известными координатами, полученными в результате прецизионной геодезической съемки, состоящий из последовательно включенных приемной антенны 7, приемника 9 GPS-сигналов, блока 11 сопряжения, первый вход-выход которого через радиостанцию 10 соединен с приемопередающей антенной 8, а второй вход-выход соединен через персональную ЭВМ 12 с дисплеем 13 и устройством 14 документации, машин 5.i (i=1, 2…n) скорой помощи, бортовой комплекс которых содержит последовательно включенные приемную антенну 15.i, приемник 17.i GPS-сигналов, блок 19.i сопряжения, первый вход-выход которого через радиостанцию 18.i соединен с приемопередающей антенной 16.i, второй вход-выход - с микропроцессором 20.i, к которому подключен бортовой дисплей 22.i, а также датчики 21.i дополнительной информации, подключенные к блоку 19.i сопряжения, и стационарную аппаратуру 6.j (j=1, 2…m), установленную на профильных медицинских учреждениях (больницы, госпитали, поликлиники и т.п.) и состоящую из радиостанции 24.j, первый вход-выход которой соединен с приемопередающей антенной 23.j, а второй вход-выход соединен через блок 25.j сопряжения с вход-выходом микропроцессора 26.j.

Каждый приемник GPS - сигналов (фиг. 2) состоит из последовательно подключенных к приемной антенне усилителя 27 высокой частоты, смесителя 29, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 28, усилителя 30 промежуточной частоты, ключа 67, второй вход которого через последовательно включенные усилитель 65 суммарной частоты и амплитудным детектор 66 соединен с выходом смесителя 29, первого перемножителя 31, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра 34 нижних частот, первого узкополосного фильтра 33, второго перемножителя 32, второй вход которого соединен с выходом ключа 67, первого фильтра 34 нижних частот и блока 76 вычитания, выход которого является выходом приемника GPS-сигналов.

К выходу ключа 67 последовательно подключены третий перемножитель 70, второй вход которого соединен с выходом второго фазоинвертора 75, второй узкополосный фильтр 72, первый фазоинвертор 74, четвертый перемножитель 71, второй вход которого соединен с выходом ключа 67, второй фильтр 73 нижних частот и второй фазоинвертор 75, второй вход блока 76 вычитания соединен с выходом второго фильтра 73 нижних частот.

Первый 31 и второй 32 перемножители, первый узкополосный фильтр 33 и первый фильтр 34 нижних частот образуют первый демодулятор 68 ФМн -сигналов. Третий 70 и четвертый 71 перемножители, второй узкополосный фильтр 72, второй фильтр 73 нижних частот, первый 74 и второй 75 фазоинверторы образуют второй демодулятор 69 ФМн-сигналов.

Каждая радиостанция (фиг. 4) состоит из последовательно включенных задающего генератора 37, вход управления которого через блок 36 сопряжения подсоединен к микропроцессору 35, фазового манипулятора 39, второй вход которого соединен с выходом источника 38 дискретных сообщений, амплитудного модулятора 41, второй вход которого соединен с выходом источника 40 аналоговых сообщений, первого смесителя 43, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 42, усилителя 44 первой промежуточной частоты, первого усилителя 45 мощности, антенного переключателя 46, вход-выход которого соединен с приемопередающей антенной, второго усилителя 47 мощности, второго смесителя 49, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 48, усилителя 50 второй промежуточной частоты, сумматора 60, второго перемножителя 61, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 47 мощности, узкополосного фильтра 62, амплитудного детектора 63, ключа 64, второй вход которого соединен с выходом сумматора 60, амплитудного ограничителя 51 и синхронного детектора 52, второй вход которого соединен с выходом ключа 64, а выход подключен к микропроцессору 35, к выходу амплитудного ограничителя 51 последовательно подключены первый перемножитель 53, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 48, полосовой фильтр 54 и фазовый детектор 55, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 42, а выход подключен к микропроцессору 35, к выходу второго гетеродина 48 последовательно подключены фазовращатель 56 на +90°, третий смеситель 57, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 47 мощности, второй усилитель 58 второй промежуточной частоты и фазовращатель 59 на -90°, выход которого соединен со вторым входом сумматора 60.

Система работает следующим образом.

Работа системы базируется на использовании сигналов, излучаемых спутниками 1.L (L=1, 2,…24) навигационной системы "Навстар".

Глобальная навигационная система GPS (Global Positioning System), известная так же, как Navstar (Navigation System with Time and Ranging - Навигационная система определения времени и дальности) предназначена для передачи навигационных сигналов, которые могут одновременно приниматься во всех регионах мира.

Каждый GPS-спутник излучает на двух частотах (1.575 МГц и 12.275 МГц) специальный навигационный сигнал в виде бинарного фазоманипулированного (ФМн) сигнала, манипулированного по фазе псевдослучайной последовательностью. В навигационном сигнале зашифрованы два вида кода. Один из них - код С/А доступен широкому кругу гражданских потребителей, в том числе и предлагаемой системе. Он позволяет получать лишь приблизительную оценку местоположения машин скорой помощи, поэтому называется "Грубым" кодом. Передача кода С/А осуществляется на частоте ω_с=1.575 МГц с использованием фазовой манипуляции псевдослучайной последовательностью длиной 1023 символа (элементарных посылок). Защита от ошибок обеспечивается с помощью кода Гоулда. Период повторения С/А кода -1 мс. Тактовая частота - 1.023 МГц.

Другой код - Р обеспечивает более точное вычисление координат, но пользоваться им способны не все, доступ к нему ограничивается провайдером услуг GPS, используется он военным ведомством США.

В состав системы "Навстар" входят космический сегмент, состоящий из 24 КА, сеть наземных станций наблюдения за их работой и пользовательский сегмент (навигационные приемники GPS-сигналов). Все спутники 1.L (L=1, 2…24) являются автономными. Параметры их орбит периодически контролируются сетью наземных станций слежения, с помощью которых не реже 1-2 раз в сутки вычисляются баллистические характеристики, регистрируются отклонения КА от расчетных траекторий движения и определяется собственное время бортовых часов.

Для определения местоположения контролируемой машины скорой помощи приемник 17.i (i=1, 2,…n) принимает ФМн-сигнал

u_c(t)=U_c×Cos[ω_ct+ϕ_к(t)+ϕ_с], 0≤t≤T_c,

где U_c, ω_с, ϕ_с, Т_с - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного сигнала;

ϕ_к(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем ϕ_k(t)=const при Kτ₃<t<(k+1)τ_э и может изменяться скачком при t=Kτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, … N-1);

τ_э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_с(Т_с=Nτ_э, N=1023).

Этот сигнал с выхода приемной антенны через усилитель 27 высокой частоты поступает на первый вход смесителя 29, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 28

u_r(t)=U_rCos(ω_rt+ϕ_r),

где U_r, ω_r, ϕ_г - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина.

На выходе смесителя 29 образуются напряжение комбинационных частот Усилителями 30 и 65 выделяются напряжения промежуточной (разностной) и суммарной частот соответственно:

К₁ - коэффициент передачи смесителя;

ω_пр=ω_с-ω_r - промежуточная (разностная) частота;

ω_∑=ω_с+ω_r - суммарная частота;

ϕ_пр=ϕ_с-ϕ_r; ϕ_∑=ϕ_с+ϕ_r;

Напряжение U_∑(t) суммарной частоты, детектируется амплитудным детектором 66, ее огибающая поступает на управляющий вход ключа 67 и открывает его. В исходном состоянии ключ 67 всегда закрыт. При этом, напряжение U_пр(t) промежуточной частоты с выхода усилителя 30 через открытый ключ 67 поступает на первые входы перемножителей 31, 32, 70 и 71.

На вторые входы перемножителей 32 и 71 с выходов узкополосного фильтра 33 и первого фазоинвертора 74 подаются опорные напряжения соответственно:

В результате перемножения указанных напряжений образуются результирующие колебания:

где

Аналоги модулирующего кода M(t):

выделяются фильтрами 34 и 73 нижних частот соответственно и подаются на два входа блока 76 вычитания. На выходе блока 76 вычитания образуется удвоенное (суммарное) низкочастотное напряжение

то есть получается сложение по абсолютной величине напряжений U_н3(t) и U_н4(t).

При этом узкополосные аддитивные помехи проходят через первый 68 и второй 69 демодуляторы одинаково, изменяя амплитуды выходных продетектированных напряжений в одну и ту же сторону. Но в блоке 76 они вычитаются, оставаясь однополярными, то есть подавляются, взаимно компенсируются.

Низкочастотное напряжение U_н4(t) с выхода фильтра 73 нижних частот поступает на вход фазоинвертора 75, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение

Низкочастотное напряжение U_н3(t) и U_н5(t) с выхода фильтра 34 нижних частот и фазоинвертора 75 поступают на второй вход перемножителей 31 и 71 соответственно, на выходе которых образуются гармонические напряжения:

где

Данные напряжения выделяются узкополосными фильтрами 33 и 72 соответственно. Напряжение U_о1(t) с выхода узкополосного фильтра 33 подается на второй вход перемножителя 32. Напряжение U_o3(t) выделяется узкополосным фильтром 72 и поступает на вход фазоинвертора 74, на выходе которого образуется напряжение

которое подается на второй вход перемножителя 71.

В демодуляторах 68 и 69 опорные напряжения, необходимые для синхронного детектирования принимаемого ФМн-сигнала, выделяются непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала, в них отсутствует явление «обратной работы», присущее известным устройствам (схемы Пистолькорса А.А., Сифорова В.И., Костаса В.Ф., Травина Г.Л.), которые также выделяют опорное напряжение из самого принимаемого ФМн-сигнала.

Приемник GPS-сигналов (фиг. 2) попеременно использует два основных режима работы - приема информации и навигационный.

В навигационном режиме каждую секунду уточняется местоположение машины скорой помощи и выдаются основные навигационные данные. В режиме приема информации принимаются данные эфемерид и поправок времени, необходимые для навигационного режима, и производятся более редкие (через одну минуту) навигационные измерения.

Микропроцессор 20.i (i=1, 2, … n), входящий в состав бортового комплекса машины 5.1 скорой помощи, выполняет две функции: обслуживает приемник 17.1 и производит навигационные расчеты. Первая заключается в выборе рабочего созвездия спутников 1.L (L=1, 2, … 24), вычислении данных целеуказания, хранении оценок фазы кода и несущей, синхронизации по битам, кадрам и управлении работой приемника, например переключении из режима приема информации в навигационный режим и обратно. Вторая функция микропроцессора 20.i состоит в расчете эфемерид, определении координат местоположения машины 5.i скорой помощи и выдаче для отображения на дисплей 22.i координат места.

Приемник 17.i работает в навигационном режиме до тех пор, пока геометрия расположения спутников остается удовлетворительной или пока не устарели эфемериды. Для определения двух координат места (широты и долготы) и времени необходимы измерения от трех спутников. В данном приемнике информация от четвертого "лишнего" спутника может оказаться необходимой во время различных маневров машины скорой помощи, когда возможно затенение сигналов одного или более спутников.

Стандартный приемник GPS-сигналов обеспечивает время обнаружения спутника не более 3-4 минут и погрешность определения координат машины скорой помощи не более 100 м.

Для повышения точности определения местонахождения машины скорой помощи применяется метод дифференциальных поправок, который основан на использовании известного в радионавигации принципа дифференциальных навигационных измерений.

Дифференциальный режим позволяет определить координаты наблюдаемой машины скорой помощи с точностью до 5 м в динамической навигационной обстановке и до 2 м - в стационарных условиях.

Дифференциальный режим реализуется с помощью контрольного приемника 9 GPS-сигналов, установленного на диспетчерском пункте 4 с известными координатами, полученными в результате прецизионной геодезической съемки. Сравнивая известные координаты с измеренными, контрольный приемник 9 GPS-сигналов и ЭВМ 12 вырабатывают поправки, которые передаются на машину скорой помощи по радиоканалу в заранее установленном формате. Поправки, принятые от диспетчерского пункта 4, автоматически вносятся в результаты собственных измерений машины 5.i (i=1, 2…n) скорой помощи.

Описанная выше работа приемника GPS- сигналов соответствует случаю приема полезных ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω_с.

Если ложный сигнал (помеха)

принимается по зеркальному каналу на частоте ω_з, усилителями 30 и 65 выделяются напряжения промежуточной и суммарной частот соответственно:

где u_пр11=1/2К₁×U_з×U_г;

ω_пр=ω_r-ω_з - промежуточная (разностная) частота;

ω_∑1=ω_з +ω_r - суммарная частота;

ϕ_пр11=ϕ_r-ϕ_з; ϕ_∑1=ϕ_r+ϕ_з.

Частота настройки ω_н усилителя 65 суммарной частоты выбирается равной частотам ω_∑=ω_к2(ω_н=ω_∑=ω_к2). Поэтому напряжение суммарной частоты U_∑1 (t) не попадает в полосу пропускания усилителя 65 суммарной частоты, ключ 67 не открывается, и ложный сигнал (помеха) принимаемый по зеркальному каналу на частоте ω_з, подавляется.

По аналогичной причине подавляются и другие ложные сигналы (помехи), принимаемые по другим дополнительным каналам.

Обмен дискретными и аналоговыми сообщениями между диспетчерским пунктом 4, машиной 5.i (i=1, 2 … n) скорой помощи и профильным медицинским учреждением 6.j (j=1, 2 … m) осуществляется по радиоканалам непосредственно и/или через ретранслятор 3, установленный в центральной части города. Для этого предназначены радиостанции, работающие в дуплексном режиме.

С помощью микропроцессора 35 включается задающий генератор 37, который формирует высокочастотное напряжение

u₁(t)=U₁×Cos[ω₁t+ϕ₁], 0≤t≤T₁,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 39, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t) с выхода источника 38 дискретных сообщений. На выходе фазового манипулятора 39 образуется фазоманипулированный (ФМн) сигнал

u₂(t)=U₂×Cos[ω₁t+ϕ_к1(t)+ϕ₁], O≤t≤Т₁,

который поступает на первый вход амплитудного модулятора 41, на второй вход которого подается модулирующая функция, m₁(t) с выхода источника аналоговых сообщений. На выходе амплитудного модулятора 41 образуется сложный сигнал с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн-AM)

u₃(t)=U₃[1+m₁(t)]×Cos[ω₁t+ϕ_к1(t)+ϕ₁], O≤t≤T₁

где m₁(t) - модулирующая функция, отображающая закон амплитудной модуляции.

Работа источников дискретных 38 и аналоговых 40 сообщений синхронизируется микропроцессором 35 через блок 36 сопряжения.

Сформированный сигнал u₃(t) поступает на первый вход смесителя 43, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 42

Ur₁(t)=Ur₁×Cos[ω_r1t+ϕ_r1].

На выходе смесителя 43 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 44 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты

где u_пр1=½ К₁×U₁×U_r1|;

ω_пр1=ω₁+ω_r1- первая промежуточная частота; ϕ_пр1=ϕ₁+ϕ_г1,

которое усиливается в усилителе 45 мощности и через антенный переключатель 46 и приемопередающую антенну излучается в эфир.

Напряжение, представляющее собой сложный ФМн-АМ-сигнал, излучаемый другой радиостанцией

u₄(t)=U₂[1+m₂(t)]×Cos[ω_пр1t+ϕ_к2(t)+ϕ₂], 0≤t≤T₂,

где ω_r1=ω₂;

принимается антенной и через антенный переключатель 46 и второй усилитель 47 мощности поступает на первые входы второго 49 и третьего 57 смесителей и второго перемножителя 61. На вторые входы смесителей 49 и 57 подаются напряжения второго гетеродина 48,

u_г2(t)=U_г2×Cos(ω_г2t+ϕ_г2),

u_гз(t)=U_г2×Cos(ω_г2t+ϕ_г2+90°).

Причем частоты ω_r1 и ω_r2 первого 24 и второго 48 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты ω_r2-ω_r1=ω_up2.

На выходе смесителей 49 и 57 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 50 и 58 выделяются напряжения второй промежуточной (разностной) частоты:

u_пр2(t)=u_пр2[1+m₂(t)]×Cos[ω_пр2t-ϕ_к2(t)+ϕ_пр2],

u_пр3(t)=u_пр2[1+m₂(t)]×Cos[ω_пр2t-ϕ_к2(t)+ϕ_пр2+90°]=0≤t≤T₂,

где U_пр2=1/2K₁×U₂×U_r2;

ω_up2=ω_r2-ω₂ - вторая промежуточная (разностная) частота;

ϕ_up2=ϕ_г2-ϕ₂

Напряжение u_пр3(t) с выхода второго усилителя 58 второй промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 59 на -90°, на выходе которого образуется напряжение

u_пр4(t)=U_пр2[1+m₂(t)]×Cos[ω_пр2t-ϕ_к2(t)+ϕ_пр2+90°-90°]=U_пр2[1+m₂(t)]×Cos[ω_пр2t-ϕ_к2(t)+ϕ_пр2]

Напряжения u_пр2(t) и u_пр4(t) поступают на два входа сумматора 60, на выходе которого образуется первое суммарное напряжение

u_∑1(t)=U_∑1[1+m₂(t)]×Cos[ω_пр2t-ϕ_к2(t)+ϕ_пр2],

где U_∑1=2U_пр2;

которое поступает на второй вход второго перемножителя 61. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение

u₅(t)=U₅[1+m₂(t)]²×Cos[ω_r2t+ϕ_r2], 0≤t≤T₁,

_{где U5=1/2K2×U2×U∑1;}

К₂ - коэффициент передачи перемножителя;

которое выделяется узкополосным фильтром 62, детектируется амплитудным детектором 63 и поступает на управляющий вход ключа 64, открывая его. В исходном состоянии ключ 64 всегда закрыт.

Частота настройки ω_Н узкополосного фильтра 62 выбирается равной частоте второго гетеродина 48

ω_Н=ω_г2.

Напряжение u_∑1(t) с выхода сумматора 60 через открытый ключ 64 поступает на первый (информационный) вход синхронного детектора 52 и на вход амплитудного ограничителя 51, на выходе которого образуется напряжение

U₆(t)=U_огр×Cos[ω_пр2t-ϕ_к2(t)+ϕ_пр2],

где U_оrp - порог ограничения,

которое представляет собой ФМн-сигнал и поступает на второй (опорный) вход синхронного детектора 52 в качестве опорного напряжения. На выходе синхронного детектора 52 образуется низкочастотное напряжение

u_Hl(t)=U_Hl[1+m₂(t)],

где U_Hl=1/2K₃×U_∑l×U_огр;

К₃ - коэффициент передачи синхронного детектора,

пропорциональное модулирующей функции m₂(t). Это напряжение поступает в микропроцессор 35.

Напряжение u₆(t) с выхода амплитудного ограничителя 51 одновременно поступает на первый вход перемножителя 53, на второй вход которого подается напряжение u_r2(t) с выхода второго гетеродина 48. На выходе перемножителя 53 образуется напряжение

u₇(t)=U₇×Cos[ω_r1t-ϕ_к2(t)+ϕ_r1], 0≤<t≤T₂,

где U₇=1/2K₂×U_orp×U_r2;

ω_r1=ω_r2-ω_пр2;

ϕ_г1=ϕ_г2-ϕ_пр2,

которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте ω_r1 первого гетеродина 42. Это напряжение выделяется полосовым фильтром 54 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 55, на второй (опорный) вход которого подается напряжение u_r1(t) первого гетеродина 42. На выходе фазового детектора 55 образуется низкочастотное напряжение

u_н2(t)=U_н2×Cosϕ_к2(t),

где u_H2=1/2K₄×U₇×U_r1;

К₄ - коэффициент передачи фазового детектора, пропорциональное модулирующему коду M₂(t). Это напряжение поступает в микропроцессор 35.

Описанная выше работа системы соответствует приему полезных ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω₂ (фиг. 3).

Если ложный сигнал (помеха)

U₂(t)=u₂×Cos(ω₂t+ϕ₂), 0≤t≤T₂ принимается по зеркальному каналу на частоте ω₂ то усилителями 50 и 58 второй промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

u_пр5(t)=u_пр5×Cos[ω_пр2t+ϕ_пр5),

u_пр6(t)=u_пр5×Cos(ω_пр2t+ϕ_пр5-90°), 0≤t≤T₃,

где u_пр5=1/2К₁×U₂×U_г2

ω_пр2=ω₂-ω_r2 - вторая промежуточная (разностная) частота;

ϕ_пр6=ϕ₃^-ϕ_г2

Напряжение u_пр6(t) с выхода второго усилителя 58 второй промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 59 на -90°, на выходе которого образуется напряжение

u_пр7(t)=U_пр5×Cos(ω_пр2t+ϕ_{пр5-9O°-90°})=U_пр5×Cos(ω_пр2t+ϕ_пр5).

Напряжения U_пр5(t) и u_пр7(t), поступающие на два входа сумматора 60, на его выходе компенсируются.

Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте ω₂ подавляется.

По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте со ω_k2.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому комбинационному каналу на частоте ω_k2.

u_k1(t)=U_k1×Cos(ω_k1t+ϕ_к1), 0≤t≤T_к1,

то усилителями 50 и 58 второй промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

u_пр8(t)=u_пр8×Cos(ω_пр2t+ϕ_пр8).

u_пр9(t)=u_пр8×Cos(ω_пр2t+ϕ_пр8+90°), 0≤t≤T_k1,

где U_пр8=1/2 K₁×U_kl×U_r2'

ω_up2=2ω_r2-ω_k1 - вторая промежуточная (разностная) частота;

ϕ_пр8=ϕ_г2-ϕ_к1

Напряжение u_пр9(t) с выхода второго усилителя 58 второй промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 59 на -90°, на выходе которого образуется напряжение

U_пр10(t)=U_пр8×Cos(ω_пр2t+ϕ_{пр8+90°-90°})=U_пр8×Cos(ω_пр2t+ϕ_пр8), 0≤t≤T_к1

Напряжения u_пр8(t) и u_пр10(t) поступают на два входа сумматора 60, на выходе которого образуется суммарное напряжение

u_∑2(t)=U_∑2×Cos(ω_пр2t+ϕ_пр8), 0≤t≤T_к1,

где U_∑2=2U_пр8.

Это напряжение подается на второй вход перемножителя 61, на выходе которого образуется следующее напряжение

u₈(t)=U₈×Cos (2ω_r2t+ϕ_r2), 0≤t≤T_к1,

где U₈=1/2К2×U_∑²×U_к1.

Это напряжение не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 62.

Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте ω_k1, подавляется.

Предлагаемая система обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена дискретными и аналоговыми сообщениями между диспетчерами, бригадами машин скорой помощи и врачами больниц, госпиталей и поликлиник. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, фазокомпенсационным методом и методом узкополосной фильтрации.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости приемника GPS - сигналов и точности местоопределения машин скорой помощи. Это достигается путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, и узкополосных помех, принимаемых по основному каналам. При этом для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационных каналам, используется усилитель суммарной частоты, в полосу пропускания которого попадают только полезные ФМн-сигналы, принимаемые по основному каналу на частоте ω_с. Для подавления узкополосных помех, принимаемых по основному каналу на частоте ω_с, используются два демодулятора ФМн-сигналов, низкочастотные напряжения которых на выходе блока вычитания суммируются, а аддитивные узкополосные помехи компенсируются или значительно ослабляются. Это позволяет увеличить отношение сигнал/шум на выходе блока вычитания и тем самым повысить помехоустойчивость приемника GPS-сигналов и точность местоопределения машин скорой помощи.