Устройство обнаружения движущихся наземных объектов по сейсмическому сигналу с нормируемой вероятностью ложных срабатываний



Устройство обнаружения движущихся наземных объектов по сейсмическому сигналу с нормируемой вероятностью ложных срабатываний
Устройство обнаружения движущихся наземных объектов по сейсмическому сигналу с нормируемой вероятностью ложных срабатываний
Устройство обнаружения движущихся наземных объектов по сейсмическому сигналу с нормируемой вероятностью ложных срабатываний
Устройство обнаружения движущихся наземных объектов по сейсмическому сигналу с нормируемой вероятностью ложных срабатываний

 


Владельцы патента RU 2570230:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО ПГУ) (RU)

Изобретение относится к области охранных систем и может быть использовано для обнаружения и распознания движущихся наземных объектов по создаваемым ими сейсмическим колебаниям. Устройство обнаружения движущихся наземных объектов по сейсмическому сигналу с нормируемой вероятностью ложных срабатываний содержит сейсмический приемник, аналого-цифровой преобразователь, схему обработки сейсмосигнала, схему принятия решения первого тракта, сумматор, генератор шума, широкополосный фильтр, ограничитель, узкополосный фильтр, детектор огибающей, интегратор, пороговое устройство, конъюнктор. Технический результат - повышение точности обнаружения объекта-нарушителя. 11 ил.

 

Устройство предназначено для обнаружения и распознавания движущихся наземных объектов по создаваемым ими сейсмическим колебаниям и может быть использовано для охраны и обороны, в сопряжении со средствами поражения, периметров объектов и подступов к объектам.

Известно устройство для обнаружения пересечения границы охраняемой зоны по анализу известного частотного спектра сейсмических сигналов, формируемых объектом-нарушителем [1]. Известен способ обнаружения перемещающихся объектов по сейсмическому сигналу [2], который включает регистрацию сейсмического сигнала объекта, формирование средневзвешенной частоты спектра в низкочастотной полосе пропускания и высокочастотной составляющей сигнала и принятие решения по анализу отношения средневзвешенной частоты спектра в эффективной полосе пропускания к высокочастотной составляющей сигнала. Недостатком этих алгоритмов обработки сигнала является чрезмерно высокая для датчиков цели вероятность ложных срабатываний устройств.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является сейсмическое устройство обнаружения объектов [3], в котором после преобразования сейсмических колебаний в электрический сигнал в сейсмическом приемнике, сигнал обрабатывается в двух трактах (фиг. 1, а). Первый тракт обработки сигнала включает схему автоматического регулирования усиления, блок выделения и обработки импульсных сигналов, каналы выделения частотных признаков, группу компараторов, второй тракт (фиг. 1, б) - полосовой фильтр, ограничитель, частотный детектор и фильтр нижних частот. Решение об обнаружении объекта принимается при одновременном наличии сигнала на выходе схемы обработки сигнала и его отсутствии в канале частотного детектирования.

Наиболее существенным недостатком данного устройства является недостаточно низкая вероятность ложных срабатываний для его применения в качестве датчика цели, определяющего срабатывание средств поражения.

В предлагаемом устройстве обеспечивается требуемая вероятность ложных срабатываний для использования сейсмического средства обнаружения объекта-нарушителя в качестве датчика цели, определяющего срабатывание средств поражения.

Данный результат достигается тем, что изменяется второй тракт обработки сигнала. Во второй тракт вводятся блок снижения уровня помех, содержащий широкополосный фильтр-ограничитель - узкополосный фильтр (ФОФ), пороговое устройство и конъюнктор.

На фиг. 2 представлена схема устройства обнаружения движущихся наземных объектов по сейсмическому сигналу с нормируемой вероятностью ложных срабатываний, содержащая сейсмический приемник 1, аналого-цифровой преобразователь 2, схему обработки сейсмосигнала 3, схему принятия решения первого тракта 4, сумматор 5, генератор шума 6, широкополосный фильтр 7, ограничитель 8, узкополосный фильтр 9, детектор огибающей 10, интегратор 11, пороговое устройство 12 и конъюнктор 13.

Устройство обнаружения движущихся наземных объектов по сейсмическому сигналу с нормируемой вероятностью ложных срабатываний работает следующим образом. Сейсмические колебания улавливаются сейсмическим приемником 1 и преобразуются в цифровой вид в аналого-цифровом преобразователе 2, с выхода которого сигнал подается на последовательно соединенные схему обработки сейсмосигнала 3, где в семи однотипных каналах выделяются частотные признаки, по результатам анализа которых формируется последовательность логических сигналов (нули и единицы), схему принятия решения первого тракта 4, где по поступающим на вход логическим сигналам принимается решение об обнаружении объекта в первом тракте обработки сигнала, и первый вход конъюнктора 13, сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 поступает также на первый вход сумматора 5, на второй вход которого подается широкополосный шум с равномерным спектром с генератора шума 6, с выхода сумматора 5 сигнал поступает на вход широкополосного фильтра 7 и далее на последовательно соединенные ограничитель 8, где происходит усиление и ограничение сигнала на заданном уровне, узкополосный фильтр 9, детектор огибающей 10, интегратор 11, обеспечивающий сглаживание сигнала, пороговое устройство 12 и второй вход конъюнктора 13. Так как спектр сигнала сейсмического фона или других помех не является «белым», то в сумматоре 5 происходит «подмешивание» гауссовского шума (соизмеримого с уровнем сейсмического сигнала) и на вход широкополосного фильтра 7 поступает процесс с учетом «отбеливания», что повышает эффективность снижения уровня помех по входу порогового устройства 12. Опорное напряжение порогового устройства 12 устанавливается из условия обеспечения заданной вероятности ложного срабатывания устройства. Так как мощность шумов на выходе ФОФ определяется отношением эффективных полос узкополосного 9 и широкополосного 7 фильтров, то изменяя это отношение, можно реализовать требуемое значение вероятности ложных срабатываний. Исследования показали, что при полосе пропускания широкополосного фильтра Δf=250 Гц и узкополосном фильтре, согласованном с сигналом шагов человека, при уровнях ограничения ±1 В вероятность ложных срабатываний Рл=10-6 за 10 суток работы устройства обеспечивается при уровне порога Vo=0,33 В.

Принцип работы предлагаемого устройства обнаружения движущихся наземных объектов по сейсмическому сигналу с нормируемой вероятностью ложных срабатываний иллюстрируется чертежами.

На фиг. 3 показаны формы сигнала шагов идущего человека на выходах блоков обработки сигнала: на фиг. 3, а - сигнал на выходе широкополосного фильтра, на фиг. 3, б - сигнал на выходе ограничителя, на фиг. 3, в - сигнал на выходе узкополосного фильтра, а фиг. 3, г - сигнал на выходе интегратора.

На фиг. 4 показаны аналогичные графики для сейсмического сигнала сейсмического фона.

Таким образом, предложенное устройство позволяет обеспечить требуемую вероятность ложных срабатываний для использования сейсмического средства обнаружения объекта-нарушителя в качестве датчика цели, определяющего срабатывание средств поражения.

Источники информации

1. ПС - 75С. Прибор сигнализационный сейсмический. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1а1.111.006 ТО.

2. Патент RU 2365945 РФ, G01V 1/00. Дудкин В.Α., Мясникова Н.В., Митрохин М.А. и др. Способ обнаружения перемещающихся объектов по сейсмическому сигналу.

3. Патент RU 2175772 РФ G01V 1/16. Крюков И.Н., Иванов В.А. Сейсмическое устройство обнаружения объектов.

Устройство обнаружения движущихся наземных объектов по сейсмическому сигналу с нормируемой вероятностью ложных срабатываний, содержащее последовательно соединенные сейсмический приемник, аналого-цифровой преобразователь и два тракта обработки сигнала, причем первый тракт содержит последовательно соединенные схему обработки сейсмосигнала и схему принятия решения первого тракта, отличающееся тем, что второй тракт содержит сумматор, первый вход которого подключается к выходу аналого-цифрового преобразователя, а второй вход к выходу генератора шума, и последовательно соединенные с выходом сумматора широкополосный фильтр, ограничитель, узкополосный фильтр, детектор огибающей, интегратор, пороговое устройство, выходы схемы принятия решения первого тракта и порогового устройства второго тракта соединены с входами конъюнктора, на выходе которого формируется решение об обнаружении объекта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области акустики и может быть использовано для защиты водозаборных сооружений потенциально опасных объектов, в рыбной промышленности - для защиты водозаборных сооружений от проникновения биологических объектов к предприятиям энергетического, химико-технологического.

Изобретение относится к техническим средствам охраны и может быть использовано для охраны протяженных рубежей. Технический результат - повышение помехоустойчивости и надежности, полная визуальная маскируемость и масштабируемость.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для обнаружения взрывных устройств с часовыми замедлителями, людей, попавших под завал, при условии наличия электронного часового устройства.

Изобретение относится к системам сигнализации вторжения и автосигнализации. .

Изобретение относится к сигнальным устройствам для защиты автомобиля от краж и взлома. .

Изобретение относится к акустическим сигнальным устройствам. .

Изобретение относится к области технических средств охраны и может быть использовано для обнаружения движущихся нарушителей по их сейсмическим сигналам при охране территорий и подступов к различным объектам.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при защите замкнутых пространств. .

Изобретение относится к охранной технике и может использоваться при создании средств скрытного наблюдения за движением людей на границе и в пределах охраняемых территорий.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в системах радиогидрологических буев для измерения пеленга на источник звука или в гибких буксируемых антеннах.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала содержит магнитные первую и вторую антенны, размещенные взаимно перпендикулярно, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, первый квадратор и сумматор, последовательно соединенные второй усилитель, второй фильтр и второй квадратор, подключенный ко второму входу сумматора, последовательно соединенные третью антенну, третий усилитель, третий фильтр и третий квадратор, первый ключ, связанный управляющим входом с первым одновибратором, а также первый блок вычитания, первый и второй пороговые блоки.

Использование: измерительная техника, в частности пеленгаторы. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала содержит магнитные первую и вторую антенны, размещенные взаимно перпендикулярно, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, первый квадратор и сумматор, последовательно соединенные второй усилитель, второй фильтр и второй квадратор, подключенный ко второму входу сумматора, последовательно соединенные третью антенну, третий усилитель, третий фильтр и третий квадратор, ключ, связанный управляющим входом с одновибратором, а также блок вычитания, первый и второй пороговые блоки.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну и микробарометр, а также первый, второй, третий и четвертый аналого-цифровые преобразователи, подключенные к персональной электронно-вычислительной машине, дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и счетчик, а также тактовый генератор, подключенный ко второму входу второй схемы И, и второй таймер, подключенный выходом ко второму входу первой схемы И, причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг другу, первый, второй, третий и четвертый пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый и пятый фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый и второй таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первая схема И подключена третьим входом к первому таймеру, а выходом подключена ко входу останова счетчика, схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами соответственно ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к первому таймеру, первая антенна подключена к первому усилителю, микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, входы первого, второго, третьего и четвертого АЦП подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены соответственно к первой, второй и третьей антеннам, а входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого ЦАП, управляющие входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого усилителей, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого пороговых блоков, выход счетчика, управляющий вход и выход первого таймера, а также управляющий вход и выход второго таймера подключены к ПЭВМ.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Устройство состоит из следующих элементов: 1 - первая антенна, 2 - микробарометр, 3 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 4 - второй АЦП, 5 - третий АЦП, 6 - четвертый АЦП, 7 - пятый АЦП, 8 - персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ или микропроцессор), 9 - блок системы единого времени (GPS или Глонасс), 10 - блок связи с абонентами, 11 - первый усилитель, 12 - первый фильтр, 13 - второй усилитель, 14 - первый пороговый блок, 15 - схема ИЛИ, 16 - вторая антенна, 17 - третий усилитель, 18 - второй фильтр, 19 - четвертый усилитель, 20 - второй пороговый блок, 21 - третья антенна, 22 - пятый усилитель, 23 - третий фильтр, 24 - шестой усилитель, 25 - третий пороговый блок, 26 - седьмой усилитель, 27 - четвертый фильтр, 28 - восьмой усилитель, 29 - пятый фильтр, 30 - четвертый пороговый блок, 31 - первая схема И, 32 - первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), 33 - первый калибратор, 34 - второй ЦАП, 35 - второй калибратор, 36 - третий ЦАП, 37 - третий калибратор, 38 - четвертый ЦАП, 39 - четвертый калибратор, 40 - пятый ЦАП, 41 - первый формирователь, 42 - шестой ЦАП, 43 - второй формирователь, 44 - первый таймер, 45 - вторая схема И, 46 - первый счетчик, 47 - тактовый генератор, 48 - второй таймер, 49 - первый квадратор, 50 - сумматор, 51 - первый делитель, 52 - пятый пороговый блок, 53 - третья схема И, 54 - третий таймер, 55 - четвертая схема И, 56 - второй счетчик, 57 - второй квадратор, 58 - третий квадратор, 59 - второй делитель, 60 - корректор, 61 - первый блок модуля, 62 - первый блок вычитания, 63 - второй блок модуля, 64 - шестой пороговый блок, 65 - пятая схема И, 66 - первый ключ, 67 - первое запоминающее устройство, 68 - третий блок модуля, 69 - шестая схема И, 70 - первый одновибратор, 71 - второй ключ, 72 -второе запоминающее устройство, 73 - второй блок вычитания, 74 - четвертый блок модуля, 75 - седьмая схема И, 76 - второй одновибратор, 77 - блок сравнения знаков.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну и микробарометр, а также первый, второй, третий, четвертый и пятый аналого-цифровые преобразователи, подключенные к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ или микропроцессору), дополнительно содержит ряд блоков, позволяющий обеспечить заявленный технический результат.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Устройство состоит из следующих элементов: 1 - первая антенна, 2 - вторая антенна, 3 - первый усилитель, 4 - первый фильтр, 5 - первый квадратор, 6 - сумматор, 7 - второй усилитель, 8 - второй фильтр, 9 - второй квадратор, 10 - третья антенна, 11 - третий усилитель, 12 - третий фильтр, 13 - третий квадратор, 14 - первый пороговый блок, 15 - второй пороговый блок, 16 - персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ или микропроцессор), 17 - блок системы единого времени (GPS или Глонасс), 18 - блок связи с абонентами, 19 - четвертый усилитель, 20 - третий пороговый блок, 21 - схема ИЛИ, 22 - таймер, 23 - первая схема И, 24 - счетчик, 25 - первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), 26 - первый калибратор, 27 - второй ЦАП, 28 - второй калибратор, 29 - третий ЦАП, 30 - третий калибратор, 31 - четвертый ЦАП, 32 - формирователь, 33 - тактовый генератор, 34 - первый АЦП, 35 - второй АЦП, 36 - третий АЦП, 37 - четвертый АЦП, 38 - пятый усилитель, 39 - шестой усилитель, 40 - делитель, 41 - четвертый пороговый блок, 42 - вторая схема И.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является увеличение помехоустойчивости устройства и возможность использования устройства на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения.
Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований различных свойств массива горных пород, и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся в сейсмоакустике.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Устройство содержит первую антенну 1, микробарометр 2, первый АЦП 3, второй АЦП 4, третий АЦП 5, четвертый АЦП 6, пятый АЦП 7, персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ или микропроцессор) 8, блок системы единого времени (GPS или Глонасс) 9, блок связи с абонентами 10, первый усилитель 11, первый фильтр 12, второй усилитель 13, первый пороговый блок 14, схему ИЛИ 15, вторую антенну 16, третий усилитель 17, второй фильтр 18, четвертый усилитель 19, второй пороговый блок 20, третью антенну 21, пятый усилитель 22, третий фильтр 23, шестой усилитель 24, третий пороговый блок 25, седьмой усилитель 26, четвертый фильтр 27, восьмой усилитель 28, пятый фильтр 29, четвертый пороговый блок 30, первую схему И 31, первый ЦАП 32, первый калибратор 33, второй ЦАП 34, второй калибратор 35, третий ЦАП 36, третий калибратор 36, четвертый ЦАП 37, четвертый калибратор 38, пятый ЦАП 39, первый формирователь 40, шестой ЦАП 42, второй формирователь 43, первый таймер 44, вторую схему И 45, первый счетчик 46, тактовый генератор 47, второй таймер 48, первый квадратор 49, сумматор 50, делитель 51, пятый пороговый блок 52, третью схему И 53, третий таймер 54, четвертую схему И 55, второй счетчик 56, второй квадратор 57, третий квадратор 58.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации вертикальных и горизонтальных колебаний грунта, генерируемых сейсмическими волнами от источников естественного и искусственного происхождения. В заявленном устройстве в качестве инертной массы используется сборка из трех ортогональных лазеров, установленная на закрепленном на пружинном подвесе кабеле-тросе. На внутренней поверхности корпуса расположены три взаимно ортогональные LCCD-матрицы. Причем в состоянии покоя лазерные лучи ориентированы точно по центрам LCCD-матриц, и расстояние от лазеров до LCCD-матриц одинаково. Кабель-трос не имеет контакта с корпусом и служит для удержания сборки ортогональных лазеров, подачи к ним напряжения и ориентирования сборки лазеров по сторонам света. Технический результат - повышение точности регистрации колебаний. 1 ил.
Наверх