Мобильные инфразвуковые группы

Инфразвуковая группа - система из нескольких (не менее 3) разнесенных на местности на расстояния в сотни метров низкочастотных микрофонов или микробарографов (далее - датчиков). Подробнее о группах смотрите в разделе Инфразвуковой мониторинг.

Под мобильной инфразвуковой группой мы будем понимать систему, которую можно быстро (в течение 1-2 часов) развернуть на местности. Слово "мобильная" в названии НЕ ЗНАЧИТ, что расстановка положение датчиков будет меняться в процессе измерений.

Типовые конфигурации групп, применяемых в Кольском филиале, показаны на рисунке:

Апертура (максимальное расстояние между датчиками) таких групп - около 200 метров. При определении азимута и кажущейся скорости группой могут возникать ошибки. Они зависят от нескольких факторов:

• неточное определение координат микрофонов (одиночный замер обычным GPS-приемником может давать ошибку в десятки метров, что неприемлемо);
• неточное измерение временных сдвигов между каналами, связанное с дискретностью отсчетов - ошибка не может быть меньше одного шага дискретизации;
• неточное измерение временных сдвигов между каналами, связанное с зашумленностью сигнала.

Для симметричных вариантов расстановки датчиков (варианты 1 и 2 на рисунке) ошибка определения параметров не зависит от направления подхода сигнала. В случае варианта 3 ошибка азимута минимальна в случае, когда группа ориентирована тупым углом примерно на направление прихода волны. То есть, если ожидаемые азимуты примерно известны, можно пользоваться этим вариантом.

В 2009 году в Кольском филиале была разработана первая проводная инфразвуковая группа. Группа состояла из трех низкочастотных микрофонов MP201 (фирма BSWA TECH), 24-разрядного АЦП E-24 фирмы L-card, GPS-приемника Garmin и ноутбука.

Группа была испытана в заброшенном аэропорту "Кировск" и на поле в пос.Залесье. Инфразвуковые сигналы генерировались путем подрыва петард. Группа успешно записала сигналы, по которым были получены правильные азимуты на источники.

Испытание инфразвуковой группы в аэропорту "Кировск".

Испытание инфразвуковой группы на поле в пос.Залесье.

Впоследствии такие группы многократно использовались при регистрации сигналов от падений первых и вторых ступеней ракет. Группы показали хорошую работоспособность.

В 2012 году в Кольском филиале инженером Ворониным А.И. была разработана беспроводная инфразвуковая группа. Она состояла из трех так называемых "радиомикрофонов" и приемного устройства, подключаемого к персональному компьютеру.

Три радиомикрофона (слева) и приемное устройство (справа).

Каждый радиомикрофон включал в себя собственно низкочастотный микрофон, микросхему АЦП, микроконтроллер, микросхему GPS-приемника, радиопередатчик и аккумулятор. Приемное устройство состояло из трех радиоприемников и микроконтроллера, объединяющего поступающую информацию и передающего ее в компьютер. Время развертывания такой группы сущесвенно меньше, чем проводной, не более 15-20 минут.

Группа была испытана на регистрации сигналов от падений первых и вторых ступеней ракет и показала хорошую работоспособность.

Следующим шагом была разработка совместно с центром им.Хруничева и ООО "Специальный технологический центр" (СТЦ, Санкт-Петербург) пунктов автоматического мониторинга (ПАМ), устанавливаемых в районах падения отработавших ступеней ракет-носителей и управляемых при помощи беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Схема работы ПАМ-ов показана на рисунке.

Пункты автоматического мониторинга находятся постоянно в спящем режиме. Непосредственно перед пуском ракеты БПЛА совершает облет ПАМ-ов и передает им команду на начало регистрации. По завершении регистрации файлы с данными передаются с ПАМ-ов на БПЛА, который передает их на командный пункт.

Пункты автоматического мониторинга были разработаны инженером А.И. Ворониным совместно со специалистами СТЦ. Для испытаний в районе падения ракеты-носителя "Ангара" на полигоне "Кура" в 2014 году было сделано 4 комплекта оборудования.

Аппаратура для четырех пунктов автоматического мониторинга.

Одновременно с разработкой ПАМ-ов инженерами А.Ворониным и И.Федоровым была создана проводная спутниковая инфразвуковая станция.

Спутниковая станция и устройство связи с ней.

Спутниковая станция содержит в себе следующие функциональные части, установленные в одном противоударном влагонепроницаемом корпусе:

• Одноплатный компьютер.
• Спутниковый модем GlobalStar.
• 24-разрядный АЦП фирмы L-card.
• 3 низкочастотных микрофона.
• Аккумулятор.
• Соединительные провода.

Как ПАМы, так и спутниковая станция были испытаны при регистрации падения второй ступени ракеты "Ангара" на полигоне "Кура" в 2014 году. Системы отработали штатно. Карта расстановки инфразвуковых групп показана на рисунке: