Радиоволновое устройство для обнаружения живых людей под завалами и за стенами зданий

Изобретение относится к поисково-спасательной службе и может быть использовано для активного зондирования с целью объективного определения наличия в них человека с признаками жизни и оценки его состояния по частотам дыхания и пульса. Технический результат - повышение точности обнаружения живого человека. Радиоволновое устройство содержит высокостабильный генератор СВЧ, четыре направленных ответвителя, два циркулятора, две антенны, смеситель, усилитель СВЧ, управляемый фазовращатель 0÷180°, управляемый аттенюатор, вычислительно-управляющий блок ВУБ, детектор, полосовой усилитель 0,1÷4 Гц и два делителя частоты на N. 1 ил.

 

Изобретение относится к поисково-спасательной службе и может быть использовано для активного зондирования с целью объективного определения наличия в них человека с признаками жизни и оценки его состояния по частотам дыхания и пульса.

Целью изобретения является повышение точности обнаружения человека и оценки его состояния.

Известны радиоволновые устройства для поиска и обнаружения живых людей в завалах (К.М. Chen, D. Misra, H. Wang, H. Chuang, E. Postow / An X-Band Microwave Life-Detection System. IEEE Trans. on BME. V.33, No 7, July, 1986. P. 697-701). Устройство позволяет обнаруживать живых людей в завалах после облучения и приема отраженных волн постоянной частоты СВЧ диапазона за счет выделения частот модуляции, соответствующих дыханию и сердцебиения из отраженной волны в диапазоне частот 0,1÷4 Гц. Устройство имеет недостатки: периодический характер зависимости чувствительности к перемещению человеческого тела при дыхании и сердцебиении от расстояния; ручной характер настройки не дает возможность усилить СВЧ сигнал достаточно сильно, что снижает чувствительность и точность обнаружения.

Известно также техническое решение - радиоволновое устройство для поиска и обнаружения живых людей в завалах, которое по технической сущности наиболее близко к предлагаемому устройству и принятое в качестве прототипа (K.М. Chen, Y. Huang, J. Zhang, A. Norman. Microwave Life-Detection System for searching human subjects under earthquake rubble or behind barrier/IEEE Trans. on Biomedical Engineering. V.27. No. 1, January 2000. P. 105-114). Данное устройство-прототип содержит высокостабильный генератор СВЧ, соединенный через основной вывод первого направленного ответвителя НО и циркулятор с антенной, смеситель, первый вход которого соединен с антенной через циркулятор, основной вывод второго НО, вспомогательный вывод третьего НО, усилитель СВЧ, а второй вход соединен со вспомогательным выводом первого НО через вспомогательный вывод четвертого НО и управляемый фазовращатель 0÷180°, управляемый аттенюатор, вход которого соединен с вспомогательным выводом четвертого НО, а выход соединен со входом управляемого фазовращателя 0÷360°, выход которого соединен с вспомогательным входом первого НО, вычислительно-управляющий блок ВУБ, являющийся выходным блоком, первый вход которого соединен с основным выводом третьего НО через детектор, второй вход этого блока соединен с выходом смесителя через полосовой усилитель 0,1÷4 Гц, первый и второй выходы ВУБ соединены соответственно с управляющими входами управляемого аттенюатора и фазовращателя 0÷360°, третий выход соединен с управляющим выводом управляемого фазовращателя 0÷180°. В блоке ВУБ с помощью быстрого преобразования Фурье вычисляется спектр сигнала с выхода полосового усилителя. По наличию в спектре линий, характерных для дыхания и сердцебиения человека, судят о его наличии под завалом.

Устройство имеет существенный недостаток, заключающийся в подверженности влиянию внешних помех за счет попадания паразитных отражений электромагнитных волн от завала и предметов, расположенных вблизи антенны, что искажает спектр выходного сигнала и снижает точность обнаружения живого человека.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности обнаружения живого человека.

Технический результат в предлагаемом устройстве обнаружения живых людей под завалами и за стенами зданий достигается тем, что оно содержит высокостабильный генератор СВЧ, соединенный с первым направленным ответвителем, первый циркулятор, соединенный с первой антенной, смеситель, первый вход которого соединен с первой антенной через первый циркулятор, основной волновод второго направленного ответвителя, основной волновод третьего направленного ответвителя и усилитель СВЧ, а второй вход соединен с основным выходом четвертого направленного ответвителя через управляемый фазовращатель 0÷180°, управляемый аттенюатор, вход которого соединен со вспомогательным выходом четвертого направленного ответвителя, а выход соединен со входом управляемого фазовращателя 0÷360°, выход которого соединен с вспомогательным входом второго направленного ответвителя и вычислительно-управляющий блок ВУБ, являющийся выходным блоком, первый вход которого соединен со вспомогательным выходом третьего направленного ответвителя через детектор, второй вход этого блока соединен с выходом смесителя через полосовой усилитель 0,1÷4 Гц, первый и второй выходы ВУБ соединены соответственно с управляющими входами управляемого аттенюатора и фазовращателя 0÷360°, а третий выход соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя 0÷180°, вторую антенну, соединенную через второй циркулятор со вспомогательным выходом первого направленного ответвителя, первый делитель частоты на N, вход которого соединен с основным выходом первого направленного ответвителя, а выход с входом первого циркулятора, второй делитель частоты на N, вход которого соединен с выводом второго циркулятора, а выход соединен со входом четвертого направленного ответвителя.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где приведена его структурная схема.

Устройство содержит высокостабильный генератор СВЧ - 1, первый НО - 2, первый делитель частоты на N - 3, первый циркулятор - 4, второй циркулятор - 5, первая антенна - 6, вторая антенна - 7, второй НО - 8, третий НО - 9, усилитель СВЧ - 10, второй делитель частоты на N - 11, четвертый НО - 12, управляемый фазовращатель 0÷180° - 13, смеситель - 14, управляемый аттенюатор - 15, управляемый фазовращатель 0-360° - 16, детектор - 17, полосовой усилитель 0,1÷4 Гц - 18, вычислительно-управляющий блок ВУБ-19.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ электромагнитные колебания с фиксированной частотой f от генератора 1, через НО 1, после деления на N в делителе 3, поступают через циркулятор 4 на первую приемопередающую антенну 6 и излучаются в направлении завала 20. Частота f и коэффициент N выбраны таким образом, что результирующие колебания частично отражаются от поверхности завала, частично проникают внутрь и отражаются от живого человека - 21. В результате на вход антенны 6 поступает следующий сигнал:

A 1 = A cos ( ω t N + Δ φ ( t ) ω N 2 R c + ω N i n Δ ϕ i 2 r i c ) + a cos ( ω t N + Δ ψ ( t ) ω N [ 2 R c + 2 d ε c ] ) ,

где первое слагаемое - сигнал, отраженный от границы завала, А - амплитуда, ω=2πf, R - расстояние до завала, с - скорость света в воздухе, Δφ(t) - фазовый шум, вызванный внешними помехами от вибраций антенны и поверхности завала Δϕi(t) - шумы от перемещений n объектов на расстояниях ri вблизи антенны, второе слагаемое - сигнал, отраженный от человека, а - его амплитуда, d - расстояние до человека в завале, ε - диэлектрическая проницаемость материала завала, Δψ(t) - изменение фазы отраженного сигнала от дыхания и сердцебиения человека, т.е. полезный сигнал.

Одновременно СВЧ электромагнитные колебания с фиксированной частотой f от генератора 1 поступают через вспомогательный вывод НО 1 и циркулятор 5 на антенну 7 и также излучаются в направлении завала 20. Частота f выбрана таким образом, что та часть электромагнитной волны, которая проникает в материал завала - практически полностью в нем поглощается. Тогда на вход антенны 7 будет поступать следующий сигнал:

B 1 = B cos ( ω t + Δ ϕ ( t ) ω 2 R c + ω i n Δ φ i 2 r i c )

где В - амплитуда сигнала второй антенны. Этот сигнал после деления в N раз:

B 2 = B cos ( ω t N + Δ ϕ ( t ) ω N 2 R c + ω N i n Δ φ i 2 r i c )

используется в качестве опорного для схемы компенсации: он поступает через вспомогательный вывод НО 12, управляемый аттенюатор 15, управляемый фазовращатель 16 на вспомогательный вход НО 8, где суммируется с сигналом А1. Вычислительно-управляющий блок ВУБ - 19 генерирует сигналы управления аттенюатором 15 и фазовращателем 16, чтобы обеспечить минимум сигнала с выхода детектора 17, на вход которого поступает суммарный сигнал. В результате усилитель СВЧ эффективно усиливает этот суммарный сигнал, не входя в насыщение. Далее сигнал А1 поступает на первый вход балансного смесителя 14, а на его второй опорный вход поступает сигнал В1 с основного выхода НО 12 через фазовращатель 0÷180°. В результате перемножения и фильтрации в смесителе на его выходе выделится Доплеровский сигнал:

U = cos ( Δ ψ ( t ) 2 π 2 ε d λ N + Ф ) ,         ( 1 )

где Ф - фаза, добавляемая сигналу фазовращателем 13 управляющим сигналом от ВУБ 19, с тем, чтобы поддерживать максимум полезного сигнала. Далее, в блоке ВУБ с помощью быстрого преобразования Фурье вычисляется спектр сигнала с выхода полосового усилителя 0,1÷4 Гц. По наличию в спектре линий, характерных для дыхания и сердцебиения человека, судят о его наличии под завалом.

Как видно из формулы (1), выходной сигнал очистился от фазовых шумов, вызванных внешними помехами от вибраций антенны и поверхности завала, и от шумов, связанных с перемещениями объектов вблизи антенны, а также увеличилась скорость реагирования канала автокомпенсации при изменении внешних условий. Автору не известны технические решения, имеющие свойства, совпадающие со свойствами заявляемого технического решения, а также признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Таким образом, заявляемое устройство по сравнению с прототипом обладает существенным отличиями и приобрело новое свойство - более высокую точность обнаружения живых людей под завалами или за стенами помещений.

Радиоволновое устройство для обнаружения живых людей под завалами и за стенами зданий, содержащее высокостабильный генератор СВЧ, соединенный с первым направленным ответвителем, первый циркулятор, соединенный с первой антенной, смеситель, первый вход которого соединен с первой антенной через первый циркулятор, основной волновод второго направленного ответвителя, основной волновод третьего направленного ответвителя и усилитель СВЧ, а второй вход соединен с основным выходом четвертого направленного ответвителя через управляемый фазовращатель 0÷180°, управляемый аттенюатор, вход которого соединен со вспомогательным выходом четвертого направленного ответвителя, а выход соединен со входом управляемого фазовращателя 0÷360°, выход которого соединен с вспомогательным входом второго направленного ответвителя, и вычислительно-управляющий блок ВУБ, являющийся выходным блоком, первый вход которого соединен с вспомогательным выходом третьего направленного ответвителя через детектор, второй вход этого блока соединен с выходом смесителя через полосовой усилитель 0,1÷4 Гц, первый и второй выходы ВУБ соединены соответственно с управляющими входами управляемого аттенюатора и фазовращателя 0÷360°, а третий выход соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя 0÷180°, отличающийся тем, что дополнительно включена вторая антенна, соединенная через второй циркулятор со вспомогательным выходом первого направленного ответвителя, первый делитель частоты на N, вход которого соединен с основным выходом первого направленного ответвителя, а выход с входом первого циркулятора, второй делитель частоты на N, вход которого соединен с выводом второго циркулятора, а выход соединен со входом четвертого направленного ответвителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам детектирования местоположения с использованием радиочастотной идентификации. Технический результат заключается в повышении безопасности детектирования при сопряжении с сетью общественной безопасности.

Изобретение относится к медицинской технике. Пульсовый оксиметр содержит блок красного излучателя (1), блок инфракрасного излучателя (2), фотоприемник (3), блок синхронизации (7), блок вычислителя (6) и блок индикации (10).

Изобретение относится к системе управления работой и отслеживания работы бытового прибора. .

Изобретение относится к определению горизонтальной структуры древостоя с использованием радиолокации. Достигаемый технический результат - повышение качества детального анализа горизонтальной структуры древостоя.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях.

Изобретение относится к области радиотехники, преимущественно к радиолокации объектов, и может быть использовано для определения длины линейного контрастного по электромагнитным характеристикам относительно вмещающего пространства подповерхностного объекта.

Изобретение относится к устройствам и системам дистанционного обнаружения в контролируемом пространстве объектов и предметов (оружия, взрывчатки и наркотиков), спрятанных в теле человека, под его одеждой либо в его багаже, при массовом скоплении людей или их потоке.

Изобретение относится к системам формирования изображения и может быть использовано для обнаружения скрытых предметов. Электрические свойства скрытых объектов, например диэлектрическая проницаемость, могут быть получены из информации о падающих, отраженных и пропущенных электромагнитных волнах в системе формирования изображения.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска засыпанных биообъектов или их останков. Заявлен способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления.
Изобретение относится к способам и системам дистанционного обнаружения опасных предметов в теле человека, под его одеждой и/или в багаже. Достигаемый технический результат - дистанционный контроль контролируемого пространства на обнаружение контролируемых предметов.

Изобретение относится к области техники нелинейной радиолокации и может использоваться для поиска и обнаружения радиоэлектронных устройств и других объектов с нелинейными электрическими свойствами (ОНЭС).

Изобретение относится к технике локации и может применяться для обнаружения и наблюдения аномалий на поверхности воды (неоднородностей волнения водной поверхности), к которым относятся, например, следы от движущихся надводных и подводных объектов, участки разлива нефтепродуктов на водной поверхности и др.

Изобретение относится к способам и технике нелинейной радиолокации и может использоваться для поиска и обнаружения электронных устройств, в том числе объектов с нелинейными электрическими свойствами (ОНЭС).

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно может быть использовано для контроля загрязнения поверхности открытых водоемов при проведении экологических и природоохранных мероприятий. Технический результат - обеспечение возможности учитывать влияние длинных, по сравнению с брегговскими компонентами, поверхностных волн на характеристики рассеяния радиоволн, по которым оценивают изменения в пространстве спектра поверхностных волн, что повышает достоверность определения загрязнения акватории. Сущность: контролируемую область морской поверхности облучают одновременно радиоволнами разной длины с помощью скаттерометра и альтиметра, которые размещены на двух летательных аппаратах. Скаттерометр облучает контролируемую поверхность под углом, при котором регистрируемый сигнал определяет брегтовский механизм рассеяния. Он излучает по всем каналам сигнал одной и той же поляризации и регистрирует сигнал той же поляризации. Альтиметр облучает контролируемую поверхность в надир, и по его данным определяют дисперсию уклонов морской поверхности, создаваемых волнами разных масштабов. По зарегистрированным скаттерометром сигналам и с учетом полученной дисперсии уклонов морской поверхности вычисляют значения спектра поверхностных волн на длине резонансной волны. Анализируют изменения в пространстве спектра поверхностных волн и по характеру этих изменений судят о загрязнении.

Изобретение относится к измерительным системам, а именно к средствам контроля состояния конструкции и шасси летательного аппарата, и может быть использовано в различных транспортных средствах. Согласно способу контроля состояния конструкции летательного аппарата измеряют во время взлета и посадки летательного аппарата число оборотов колес основных стоек шасси, определяют пробег каждой шины колеса шасси летательного аппарата за период текущей взлет-посадки, суммируют данный пробег с уже имеющимся, определяют пробег каждой шины с начала эксплуатации, фиксируют текущую взлет-посадку, суммируют последнюю взлет-посадку каждой шины с уже имеющимися, определяют для каждой шины количество взлетов-посадок с начала эксплуатации, записывают информацию о количестве взлетов-посадок для каждой шины и ее пробег с начала эксплуатации в бортовой накопитель информации. При превышении количества взлетов-посадок и (или) пробега какой-либо из шин заданных величин осуществляют информирование об этом экипажа (оператора) летательного аппарата. В устройстве для осуществления способа колеса основных стоек шасси летательного аппарата оснащены датчиками числа оборотов, выходы которых соединены через вторую группу входов третьего элемента И, первый блок усилителей, первый блок аналого-цифровых преобразователей, первый блок формирователей импульсов и первый блок счетчиков с шестой группой входов устройства сбора информации. В результате повышается качество мониторинга технического состояния шин шасси летательного аппарата на этапах движения по аэродрому, взлета и посадки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в целях противодействия техническим средствам негласного перехвата аудиоинформации для поиска, обнаружения и локализации скрытых акустоэлектрических преобразователей (АЭП). Достигаемый технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение вероятности обнаружения АЭП. Сущность способа заключается в том, что одновременно облучают зондирующим радиосигналом (ЗР) и акустическим тестовым сигналом область возможного размещения АЭП, в качестве тестового акустического сигнала используют сложный акустический сигнал, принимают радиосигнал, переизлученный АЭП, детектируют принятый радиосигнал, выполняют взаимокорреляционную обработку продетектированного сигнала с тестовым акустическим сигналом и принимают решение о наличии акустоэлектрического преобразователя по факту формирования корреляционного пика, образованного составляющими тестового акустического сигнала в переизлученном радиосигнале вследствие его модуляции тестовым акустическим сигналом, осуществляют оценку дальности от акустической системы до акустоэлектрического преобразователя по величине задержки корреляционного пика. Устройство, реализующее способ, содержит блок формирования тестового акустического сигнала, акустическую систему, блок передачи и приема радиосигнала, детектор, блок корреляционной обработки и анализа. Перечисленные средства выполнены, расположены и соединены между собой определенным образом. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к устройствам для определения дальности до водной поверхности и может быть использовано для определения уровня водоемов. Технический результат заключается в увеличении точности определения дальности при наличии волнения без использования дополнительных электронных узлов. Технический результат достигается введением в частотно-модулированном приемо-передающем устройстве между усилителем напряжения биений и блоком определения частоты биений амплитудного селектора, а также введением: вертикальной трубы с торцом наверху, блока из неподвижных горизонтальных реек, жестко связанных с вышеупомянутой трубой и вертикальной стойкой, вертикального закругленного стержня внутри трубы, плавающего объекта на поверхности водоема, жестко связанного с вышеупомянутым стержнем, металлического плоского отражателя, жестко связанного с этим плавающим объектом и имеющего электромагнитную связь с неподвижной передающей антенной, повернутой вниз, и неподвижной приемной антенной частотно-модулированного приемо-передающего устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации и контроля насыпи железных дорог и автодорог. Влажность, загрязненность и толщину слоев насыпи определяют с помощью георадара. В составе насыпи железной или автодороги применяют один или несколько слоев отражательного геотекстиля. Отражательный геотекстиль включает электропроводящие элементы. Измеряют электромагнитные сигналы георадара, отраженные от электропроводящих элементов геотекстиля. Результаты численно обрабатывают на ЭВМ. Затухание отраженных электромагнитных сигналов определяют по амплитуде, а показатель преломления - по скорости сигналов. Влажность насыпи определяют по показателю преломления, а загрязненность - по показателю преломления и затуханию сигналов. Толщину и влажность слоев слоисто-неоднородной насыпи определяют по форме годографа отраженных сигналов. Способ является бесконтактным, неразрушающим, быстрым и эффективным. Технический результат заключается в увеличении эффективности и качества обследования насыпи, повышении безопасности на железных дорогах и автодорогах. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях, и может найти применение в различных областях жизнедеятельности. Достигаемый технический результат изобретения - повышение точности измерения глубины расположения подповерхностного объекта путем повышения крутизны корреляционной функции в районе ее максимума. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит портативную электронно-вычислительную машину (ЭВМ), поверхность строительной конструкции, электронный блок, антенный блок, высокочастотный генератор, контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ, приемник высокочастотного сигнала, передающую антенну, приемную антенну, объект, триггер, коррелятор, усилитель, линию задержки, блок вычитания, интегратор, два блока деления, блок формирования эталонного напряжения, блок сравнения, аналого-цифровой преобразователь, интерфейс, ключ, жидкокристаллический индикатор, звуковой индикатор, блок автоматической регулируемой задержки, переключатель, фильтр нижних частот, экстремальный регулятор, индикатор глубины залегания подповерхностного объекта и сумматор, определенным образом соединенные между собой. 1 ил.

Группа изобретений относится к области медицины. Способ передачи тревожного сигнала, содержащий этапы, на которых: устанавливают линию связи между многорежимным устройством мониторинга пациента и одной или более точками доступа по одной или более сетям, по которым устройство мониторинга пациента осуществляет связь, с использованием больничной сети, поддерживающей Интернет-протокол (IP), через одну или более точку доступа с использованием протокола IP; обрабатывают физиологические данные, собранные устройством мониторинга пациента, для определения того, дает ли состояние пациента основание для генерации тревожного сигнала; выполняют попытки передать тревожный сигнал с использованием первичной линии между устройством мониторинга пациента и одной или более точками доступа; и передают тревожный сигнал с использованием вторичной линии между монитором пациента и одной или более точками доступа в ответ на сбой попыток передачи тревожного сигнала с использованием первичной линии. При этом тревожный сигнал передают через вторичную линию после предварительно определенного числа попыток передачи тревожного сигнала по первичной линии при отсутствии приема подтверждающего сообщения. Компьютерно-считываемый носитель, содержащий программное обеспечение для управления одним или более процессорами для конфигурирования и выполнения способа. Монитор пациента содержит: множество устройств мониторинга, блок оценки и блок связи, включающий в себя первый передатчик, второй передатчик и контроллер. Применение данной группы изобретений позволит осуществлять надежную доставку тревожных сигналов и экономить энергию устройством мониторинга пациента. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх