Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №2.

помех вследствие наводок на аналоговые линии. Для устранения таких наводок рекомендуется устанавливать АТЦП в непосредственной близости к датчикам и передавать в обсерваторию нечувствительный к наводкам цифровой сигнал. Для гальванической развязки датчиков и обсерватории желательно использовать оптоволокно и обеспечить аккумуляторное питание усилителей датчиков и АЦП. Очевидно, что трудно следовать этим рекомендациям при необходимости размещения GPS приемника вблизи датчиков. Иногда просто невозможно так установить GPS, например, при установке датчиков в подвалах зданий, в шахтах или в густом лесу. Система сбора данных В Полярном геофизическом институте разработана синхронизируемая с мировым временем система сбора данных, удовлетворяющая приведенным выше рекомендациям помехоустойчивого приема [4-5]. Главным ее отличием от известных является то, что в ней синхронизируется не АЦП, а поток данных, собранных в пакеты. Для этого используется синхронизирующее устройство, записывающее в приходящий после прохождения фронта PPS пакет данных промежуток времени между фронтом импульса PPS и первым байтом пакета [4]. Окончательная привязка отсчетов данных к мировому времени производится при помощи программно реализованной системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Вместе с каждым отсчетом данных в файл записывается время этого отсчета. Такая программно-аппаратурная структура позволяет обеспечить малое потребление, возможность установки АТЦП с гальванической развязкой в труднодоступных местах и передачу данных по симплексному каналу, но приводит к усложнению обработки данных. В настоящей работе обсуждаются особенности обработки записей поля источника гармонического сигнала, полученных при помощи этой системы сбора. Предложенные алгоритмы иллюстрируются результатами обработки записей сигнала передатчика Зевс, полученных в обс. Ловозеро (координаты: 68°02'00" с.ш. и 35°00'42'' в.д.), обс. Баренцбург (координаты: 78°04'00'' с.ш. и 14°13'00" в.д.) и в четырех точках в окрестности г. Апатиты. Алгоритмы обработки Определение амплитуды и фазы сигнала При совместной обработке сигналов, зарегистрированных на сети станций, желательно, чтобы каждый отсчет данных был взят в одно и то же время на всех станциях. В разработанной в ПГИ синхронизированной системе сбора это пожелание не выполняется - частота дискретизации на всех станциях разная, к тому же она изменяется со временем в пределах, определяемых качеством генератора тактовой частоты АЦП. При обработке широкополосных сигналов это пожелание превращается в требование, которое может быть удовлетворено приведением частот дискретизации на разных станциях к одной частоте интерполяцией отсчетов. При анализе же гармонических сигналов с известной высокостабильной частотой f 0 это не нужно - наличие времени в каждом отсчете данных позволяет вычислять амплитуды и фазы сигнала на каждой станции оптимальным методом [6]. Если шум отсутствует, а значение частоты сигнала т0 = 2 n n известно точно, отсчеты принятого сигнала можно записать в виде s m= a cos т „ t m- b sin m „ t m U U Здесь m - номер отсчета, tm- время отсчета sm. Очевидно, что а = ^ SmC0Sm{)tm)T , Ъ= 2 smsinm0tm)T , угловые скобки означают усреднение по всему набору отсчетов за время наблюдения T . Амплитуда A и фаза Ф гармонического сигнала вычисляются как A = V а 2 + Ъ2 и Ф= arctan (Ъ / а ) При присутствии в сигнале sm аддитивного шума параметры а и Ъ будут распределены по закону, зависящему от плотности распределения шума и его мощности, следовательно, оценки амплитуды и фазы сигнала также будут случайными величинами. В практически важном случае шума, распределенного по нормальному закону с нулевым средним, оценка амплитуды сигнала распределена по обобщенному закону Рэлея (закону Рэлея-Райса). 73