Способ обнаружения осколочных взрывных устройств


 


Владельцы патента RU 2601667:

Щербаков Григорий Николаевич (RU)
Анцелевич Михаил Александрович (RU)

Изобретение относится к области противодействия терроризму и может быть использовано в системах защиты объектов. Способ обнаружения осколочных взрывных устройств основан на методе нелинейной радиолокации и включает облучение СВЧ электромагнитным зондирующим полем и регистрацию новых составляющих в спектре отраженного сигнала. Облучение осуществляется на двух близких, но не равных частотах. Регистрация осуществляется на одной из комбинационных частот третьего порядка, значение которой меньше значений двух частот излучаемых сигналов. Все частоты берутся в диапазоне резонансного рассеяния взрывного устройства. Поляризация зондирующих СВЧ сигналов берется вращающейся с одинаковым направлением вращения, а регистрацию отраженного СВЧ сигнала на комбинационной частоте третьего порядка осуществляют с использованием противоположного направления вращения. Техническим результатом изобретения является повышение дальности обнаружения осколочных взрывных устройств.1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области противодействия терроризму и может быть использовано для дистанционного обнаружения взрывных устройств с готовыми металлическими осколками (скрыто носимых «поясов смертника», замаскированных взрывных устройств в местах скопления людей, на обочинах дорог и др.)

Известны переносные металлоискатели, использующие индукционный метод обнаружения [1, 2]. Недостаток аналога - малая дальность обнаружения металлических объектов, в том числе и взрывных устройств, сравнимая с размерами поискового элемента металлоискателя, снижающая безопасность разминирования.

Наиболее близким к заявленному изобретению является одночастотный метод нелинейной радиолокации [3], реализованный в рамках программы «METTRA». Принцип работы радиолокатора заключается в следующем. Мина с готовыми контактирующими металлическими осколками облучается одночастотным СВЧ сигналом. Из-за наличия нелинейной электрической проводимости у металлических контактов (обусловленной «туннельным эффектом») в спектре отраженного сигнала появляется 3-я гармоника, фиксируемая приемником радиолокатора.

Недостаток данного метода - низкая эффективность обнаружения осколочных взрывных устройств из-за малого уровня сигнала на 3-й гармонике. Это объясняется усилением шунтирующего влияния емкости металлических контактов на высоких частотах 3-й гармоники [4]. Кроме того, сильное помеховое влияние оказывают собственные гармоники СВЧ передатчика. В совокупности данные недостатки снижают дальность обнаружения осколочных взрывных устройств.

Техническим результатом изобретения является повышение дальности обнаружения осколочных взрывных устройств.

Поставленный технический результат достигается тем, что облучение осуществляется на двух близких, но не равных частотах, и регистрируют одну из комбинационных частот третьего порядка, значение которой меньше значений двух частот излучаемых сигналов, при этом все частоты берутся в диапазоне резонансного рассеяния взрывного устройства.

Использование для приема частоты, значительно более низкой, чем частота третьей гармоники излучаемого сигнала, позволяет резко увеличить нелинейные отражательные свойства осколочных металлических объектов поиска. Это обусловлено уменьшением шунтирующего влияния емкости нелинейных металлических контактов на более низких частотах [5-7].

Необходимо отметить, что все известные поисковые приборы, использующие метод нелинейной радиолокации, работают на гармониках излучаемого сигнала [8, 9]. В предлагаемом способе прием отраженного сигнала осуществляется на комбинационной частоте 3-го порядка, значение которой ниже, чем частоты излучаемых СВЧ сигналов.

Дополнительно, с целью увеличения пространственной надежности обнаружения металлических осколочных объектов поляризация обоих зондирующих СВЧ сигналов берется вращающейся с одинаковым направлением вращения. При этом регистрация отраженного СВЧ сигнала на комбинационной частоте третьего порядка осуществляется с использованием противоположного направления вращения, что увеличивает его амплитуду.

На фиг.1 показана структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ обнаружения осколочных взрывных устройств.

Устройство обнаружения осколочных взрывных устройств 1 содержит СВЧ-передатчик 2, работающий на частоте f1, СВЧ передатчик 3, работающий на частоте f2, и приемник комбинационной частоты третьего порядка 4, работающий на частоте fnp=2f1-f2 (f1<f2). При этом круговая поляризация зондирующих сигналов берется одинаковой, а отраженного сигнала - противоположной по направлению вращения.

Устройство обнаружения осколочных взрывных устройств работает следующим образом. Осколочное взрывное устройство, содержащее множество нелинейных металлических контактов, попадая в зону облучения двух СВЧ передатчиков, работающих на частотах f1 и f2, переизлучает электромагнитное поле на различных комбинационных частотах. В предлагаемом способе используется наибольшая по амплитуде «нелинейная» составляющая - комбинационная частота 3-го порядка на наименьшей частоте.

Для приема используется электромагнитное поле с противоположным направлением вращения. Амплитуда его больше, чем у поля с согласованной (по отношению к излучаемым полям) поляризацией. Индикаторное устройство приемника сигнализирует о наличии взрывного устройства при попадании его в зону облучения.

Опробование предложенного способа было проведено в полевых условиях при небольших излучаемых мощностях с помощью СВЧ измерительных генераторов Г3-21 (до 1 Вт). Их частоты составляли 1300 МГц и 1140 МГц. Прием осуществлялся на низшей комбинационной частоте третьего порядка 980 МГц с использованием селективного микровольтметра SMV-8.5.

Для сравнения с прототипом проводились также измерения с регистрацией третьей гармоники излучаемого сигнала на частоте 1300 МГц. Для подавления собственных гармоник генератора Г3-21 использовался микрополосковый фильтр нижних частот. Для приема сигнала третьей гармоники 3900 МГц применялся измерительный приемник П5-5Б с установленным на его входе дополнительным полосовым фильтром, подавляющим сигнал на излучаемой частоте 1300 МГц.

В качестве двух передающих и одной приемной антенн с круговой поляризацией использовались семивитковые спиральные антенны с КНД, равным 10. Объектами поиска служили три макета носимых осколочных взрывных устройств с размерами 30 см × 20 см × 3 см. В качестве готовых осколков использовались металлические болты, гвозди, а также стальные шарики диаметром 7,9 мм для спортивной рогатки. Имитатором плоского заряда взрывчатого вещества служил слой пластилина толщиной 2 см.

Объекты поиска, а также измерительные антенны располагались на высоте 1,2 м над поверхностью грунта. При измерении отражательных свойств объектов поиска на комбинационной частоте 980 МГц и частоте третьей гармоники 3900 МГц они располагались в дальней зоне излучения спиральных антенн на расстоянии 1 м и устанавливались на радиопрозрачной подставке из пенопласта. Вращение подставки вокруг оси осуществлялось с применением поворотной платформы, установленной на поверхность грунта.

Экспериментально установлено, что для всех трех макетов осколочных взрывных устройств величина отраженного СВЧ электромагнитного поля на низшей комбинационной частоте третьего порядка (980 МГц) была на 18…23 дБ больше, чем на частоте третьей гармоники излучаемого сигнала (3900 МГц). Соответственно, если дальность обнаружения объектов в первом случае достигала 8…9 м, то во втором случае (на третьей гармонике) не более 4…5 м, т.е. значительно меньше. Чувствительность приемника SMV-8.5 (на частоте 980 МГц) и П5-5Б (на частоте 3900 МГц) была одинаковой и составляла 10-12 Вт.

Эксперименты также показали, что при использовании для приема отраженных радиоволн на комбинационной частоте третьего порядка спиральной антенной с противоположным направлением вращения (по отношению к излучаемым полям) сигнал был на 8…10 дБ больше, чем при применении приемной спиральной антенны с той же (по отношению к излучаемым полям) круговой поляризацией.

Слой маскирующей одежды (хлопок, синтетика, шерсть) толщиной 3…7 см поверх макетов осколочных взрывных устройств уровень отраженного сигнала снижал незначительно, не более 2…3 дБ.

Источники информации

1. Ивлев С., Н. Майстренко, А. Шакин, Г. Щербаков. Поиск и обезвреживание взрывных устройств М., Фонд «За экономическую грамотность», 1996, с.68-69.

2. Щедрин А.И. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий. М., Горячая линия - Телеком, 2003, с.6-16.

3. Harger Robert O. Harmonic radar system for rear-ground in-foliage non-lirtear scatterers. «IEE Trans. Aerospace and Election. Syst». 1976, 12, №2, с.230-245.

4. Бонд К.Д. и др. Взаимная модуляция при туннельном прохождении электронов через пленки алюминий - окисел алюминия. ТИИЭР, №12, 1979.

5. Смирнов B.C. и др. Теория конструкций контактов в электронной аппаратуре. М., Советское радио, 1977.

6. Клементенко А.Я. и др. Контактные помехи радиоприему. М., Военное издательство МО СССР, 1979, с.52-56.

7. Левин А.П. Контакты электрических соединителей радиоэлектронной аппаратуры. М., Советское радио, 1972, с.62-88.

8. Применение нелинейной радиолокации для обнаружения // Международный промышленный портал. URL: http://www.promvest. info/news/engeener.php?ELEMENT_ID=3 5 4 74 (дата обращения 06.11.2013).

9. Нелинейные локаторы// Группа компаний щит.URL:http://gkshield-security.ru/catalog/category/nelineinyi-lokator (дата обращения 06.11.2013).

1. Способ обнаружения осколочных взрывных устройств, основанный на методе нелинейной радиолокации, включающий облучение СВЧ электромагнитным зондирующим полем и регистрацию новых составляющих в спектре отраженного сигнала, отличающийся тем, что облучение осуществляется на двух близких, но не равных частотах, а регистрация осуществляется на одной из комбинационных частот третьего порядка, значение которой меньше значений двух частот излучаемых сигналов, при этом все частоты берутся в диапазоне резонансного рассеяния взрывного устройства.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поляризация зондирующих СВЧ сигналов берется вращающейся с одинаковым направлением вращения, а регистрацию отраженного СВЧ сигнала на комбинационной частоте третьего порядка осуществляют с использованием противоположного направления вращения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к определению расположения и формы неоднородностей и включений в конденсированных средах.

Изобретение относится к геофизике, а именно к георадиолокации, и может использоваться на труднодоступных и ограниченных участках для исследования геометрии горных пород.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при исследовании залежей сверхвязких нефтей. Сущность изобретения: излучают электромагнитные волны и принимают сигналы, отраженные от границ раздела слоев зондируемой среды, после чего проводят обработку результатов измерений.

Заявленная группа изобретений относится к области скважинной геофизики и может быть использована для исследования подповерхностных структур из скважин. Сущность: формируют сверхширокополосные видеоимпульсы длительностью 10-11-10-8 с.

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно может быть использовано для контроля изменения состояния поверхности открытых водоемов, вызванного их загрязнением поверхностно-активными веществами, при проведении экологических и природоохранных мероприятий. Техническим результатом изобретения является возможность при осуществлении анализа характеристик бликов зеркального отражения учитывать фактор влияния, ветра, что обеспечивает повышение точности определения наличия загрязнения, а также степени его интенсивности. Согласно изобретению поверхность облучают лазером, регистрируют блики зеркального отражения и определяют их характеристики.

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно предназначено для определения скорости ветра над морской поверхностью. Технический результат - обеспечение возможности учитывать вклад поверхностного течения в уровень отраженных водной поверхностью радиосигналов, что повышает точность определения скорости ветра. Сущность: установленным на космическом аппарате радиоальтиметром облучают водную поверхность, регистрируют отражённый назад сигнал, по фронту радиоимпульса определяют значимую высоту поверхностных волн, по времени прохождения сигнала до поверхности и обратно определяют крупномасштабный рельеф поверхности, по нему рассчитывают поле поверхностного течения, и определяют скорость ветра по величине отраженного назад сигнала с учётом значимой высоты волн и влияния поля течения на величину отражённого назад сигнала. .

Изобретение относится к геофизическим исследованиям с управляемым источником. Сущность: способ содержит этапы, на которых: развертывают по меньшей мере один приемник и электрический дипольный источник; передают электромагнитное поле от электрического дипольного источника; детектируют первую горизонтальную составляющую и вторую горизонтальную составляющую отклика электромагнитного поля на передаваемое электрическое поле, используя по меньшей мере один приемник, и вычисляют вертикальную составляющую отклика электромагнитного поля, используя детектированные первую и вторую горизонтальные составляющие отклика электромагнитного поля, причем эти первую и вторую горизонтальные составляющие комбинируют.

Изобретение относится к области противодействия терроризму и может быть использовано в системах защиты объектов. Устройство обнаружения носимых осколочных взрывных устройств содержит СВЧ передающее устройство с частотой f1, СВЧ передающее устройство с частотой f2, СВЧ приемное устройство комбинационных частот второго порядка, СВЧ приемное устройство комбинационных частот третьего порядка.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения электрофизических параметров объектов, с которыми пространственно связаны месторождения полезных ископаемых в условиях техногенной инфраструктуры, построенной с применением металлоконструкций.

Предлагаемое устройство относится к контрольно-поисковым средствам, а именно к устройствам обнаружения местоположения людей, оказавшихся под завалами, образовавшимися в результате стихийного (землетрясения, торнадо, цунами и др.) или иного бедствия, и поиска взрывчатых и наркотических веществ, и может быть использовано при техногенных авариях, природных катастрофах, террористических актах и при предотвращении опасных для населения акций.

Предлагаемый способ относится к области электрических измерений и может применяться для контроля изменений интегрального состава вещества в химической промышленности, добывающей промышленности, в системах контроля отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, либо в аналогичных комплексных системах, где крайне важна задача мониторинга изменения интегрального состава вещества, находящегося в любом агрегатном состоянии. Контроль изменений интегрального состава вещества основан на измерении изменений набега фазы микроволнового сигнала при его многократном распространении через объем контролируемого вещества.

Одной из главнейших задач обеспечения безопасности работ в угледобывающих шахтах является контроль содержания в рудничной атмосфере опасных газов и смесей, среди которых наибольшую угрозу представляют метан и угольная пыль. Предлагаемый способ относится к области электрических измерений и может применяться для контроля изменения состава интегральной газовой среды в угледобывающих шахтах, в системах контроля отработанных газов, которые выделяются вследствие промышленной деятельности человека, либо в аналогичных комплексных системах, где крайне важна задача мониторинга концентрации вторичных взрыво- и пожароопасных продуктов производства. Контроль изменений интегрального состава газовой среды основан на измерении изменений набега фаз микроволнового сигнала при его многократном распространении по замкнутой волноводной структуре, через которую также пропускают воздух их окружающей среды.

Способ определения процентного содержания воды в смеси диэлектрик-вода при изменении содержания воды в смеси в широких пределах относится к области электрических измерений неэлектрических величин и может быть использован для контроля содержания воды в жидких смесях типа диэлектрик-вода, например жидких углеводородах (нефть, масло, мазут и т.п.) или во влажных смесях (цементно-песочная смесь и т.п.).

Датчик перманентного контроля сердечного ритма шахтера относиться к области обеспечения безопасности работ в горной промышленности и может использоваться для перманентного контроля сердечного ритма всего персонала в шахтах, как во время выполнения ими плановых работ, так и при возникновение чрезвычайных ситуаций, повлекших изоляцию персонала шахты за/под завалом горной породы. Новым в датчике перманентного контроля сердечного ритма шахтера является размещение датчика внутри корпуса аккумуляторного блока шахтерского фонаря со стороны его широкой стенки, обращенной к телу шахтера и изготовление датчика в виде автодинного генератора, совмещенного с микрополосковой антенной и содержащего кроме того датчик тока, узкополосный усилитель инфразвуковой частоты, микроконтроллер со встроенным аналого-цифровым преобразователем и получатель информации о сердечном ритме шахтера. Автодинный генератор состоит из полевого транзистора, блокировочного конденсатора и микрополосковой антенной на диэлектрической подложке с экранирующей пластиной, который начинает генерировать колебания при подаче на сток транзистора напряжения постоянного тока.

Способ контроля изменений интегрального состава газовой среды относится к области электрических измерений и может быть использован в составе аналитическо-измерительных комплексов непрерывного контроля за параметрами атмосферы в замкнутых пространствах, в шахтах и тоннелях, а также в системах автоматического управления технологическими процессами, системах непрерывного экологического мониторинга и метеорологии. Преимущество данного способа измерения, по сравнению с другими способами измерения заключается в защищённости датчиков от пыли, влаги, паров, малом времени измерения и возможности проведения контроля изменений интегрального состава газовой среды на протяжённых трассах и в больших объёмах рабочих пространств.

Использование: для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов. Сущность изобретения заключается в том, что одновременно излучают электромагнитные волны с частотой F1 и частотой в k раз выше kF1 в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, принимают отраженные волны, вычисляют разность фаз φ1 между принимаемой волной с частотой kF1 и волной с частотой F1, предварительно умноженной на k, после этого одновременно излучают электромагнитные волны с другой частотой F2 и частотой в k раз выше kF2 в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, принимают отраженные волны, вычисляют разность фаз φ2 между принимаемой волной с частотой kF2 и волной с частотой F2, предварительно умноженной на k, толщину диэлектрической пластины определяют по фазам φ1 и φ2.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации и контроля насыпи железных дорог и автодорог. Влажность, загрязненность и толщину слоев насыпи определяют с помощью георадара.

Настоящее изобретение относится к области обеспечения безопасности, а именно к сканирующему устройству формирования топографического изображения в миллиметровом диапазоне волн для досмотра людей.

Предлагаемое изобретение относится к способам определения влажности. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, и в частности, для экспресс-контроля качества авиационных керосинов в условиях аэродрома.

Использование: для досмотра скрытых предметов под одеждой и в переносимом багаже человека. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют облучение СВЧ-излучением контролируемой области с помощью одного или более элементарных излучателей, региструют отраженный от контролируемой области сигнал с помощью одного или более каналов регистрации, обрабатывают зарегистрированный сигнал и отображают полученную в результате обработки информацию, при этом получение отраженного сигнала от человека с разных ракурсов достигается за счет естественного перемещения человека в области видимости распределенной системы элементарных излучателей и каналов регистрации, при этом одновременно с регистрацией отраженного СВЧ-излучения происходит синхронная видеорегистрация передвигающегося человека видеорегистратором, производится накопление и совместная обработка данных, зарегистрированных распределенной системой каналов регистрации и видеорегистратором, определение траектории каждого пикселя, принадлежащего передвигающемуся человеку, за время пересечения области видимости распределенной системы каналов регистрации, представление результатов расчета в виде синтезированного радиоизображения для произвольно задаваемого предыдущего момента времени и соответствующей этому моменту позе передвигающегося человека, где вычисление обобщенной функции неопределенности для каждого пикселя, принадлежащего передвигающемуся человеку, характеризующей радиолокационную отражательную способность данного пикселя, производится по определенной формуле.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при проведении взрывных работ для контроля срабатывания высокоточных высоковольтных безопасных электродетонаторов (ЭД), не содержащих в своем составе инициирующих взрывчатых веществ (ВВ).
Наверх