RU2488889C1

RU2488889C1 - Method of detecting moving electroconductive objects and apparatus for realising said method

Info

Publication number: RU2488889C1
Application number: RU2012124912/08A
Authority: RU
Inventors: Павел Иосифович Зубиетов; Алексей Борисович Касьянов; Валерий Валентинович Смирнов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АМ Девелопмент"
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-07-27

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: antennae of radiators (1) and devices (2) for measuring an electromagnetic signal are made in form of magnetic dipoles. The radiators (1) and the measuring devices (2) are placed along the median line (5) of an object detection zone. Magnetic dipoles are arranged in one row in form of successive alternating cells of radiators (8) and cells of measuring devices (9). Each cell of radiators (8) and each cell of measuring devices (9) consists of two series-connected magnetic dipoles. The magnetic moment vectorof each magnetic dipole lies in the horizontal plane and is aligned orthogonal to the tangent of the median line (5) of the object detection zone. First, a first radiator mis switched on in a selected cell of radiators (8) and an electromagnetic signal is received by the measuring device mfurthest from the first radiator and located in a cell of measuring devices (9) adjacent to the first radiator mand the measuring device mclosest to the first radiator and located in the opposite cell of measuring devices (9) adjacent to the second radiator min the selected cell of radiators. After transmitting and receiving the electromagnetic signal transmitted by the first radiator m, the second radiator mis switched on in the selected cell of radiators. The electromagnetic signal is received by the measuring device mfurthest from the second radiator and located in a cell of measuring devices (9) adjacent to the second radiator m, and by the measuring device mclosest to the second radiator and located in the opposite cell of measuring devices (9), adjacent to the first radiator m. A moving electroconductive object and its location are determined by comparing electromagnetic signals obtained when switching on the first and second radiators of each cell of radiators (8) with a predetermined signal threshold.EFFECT: high reliability of detecting moving electroconductive biological objects and accuracy of determining the spatial region of the detection zone in which a secure area was breached.16 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, более конкретно - к средствам охранной сигнализации и методам обнаружения движущихся электропроводящих объектов, пересекающих охраняемый рубеж.The invention relates to instrumentation, and more specifically to security alarm systems and methods for detecting moving electrically conductive objects crossing a guarded line.

В настоящее время для обнаружения пересекающих охраняемый рубеж движущихся электропроводящих объектов, которые не обладают магнитными свойствами, применяются различные и средства и методы, основанные на общих физических принципах. Так, например, в патенте SU 1246905 (опубликован 23.07.1986) описан метод регистрации расположения движущихся металлических объектов и устройство, предназначенное для реализации данного метода. Устройство содержит возбуждающую и измерительную катушку индуктивности. При протекании через возбуждающую катушку индуктивности тока происходит возбуждение в петле магнитного потока, который после размыкания коммутатора уменьшается до нуля. В случае нахождения электропроводящего объекта в зоне расположения петли часть генерируемого магнитного потока проникает в тело объекта. Вследствие этого при отключении коммутатора, т.е. при прекращении протекания тока через возбуждающую катушку, происходит более медленное снижение магнитного потока за счет действия вихревых токов в электропроводящем объекте. Медленное снижение магнитного потока индуцирует постоянное напряжение в петле катушки индуктивности, величина которого фиксируется во время контрольных замеров. При циклическом повторении процесса возбуждения магнитного и измерения индуцируемого напряжения в катушке индуктивности осуществляется процесс непрерывного измерения и регистрации электропроводящих объектов.At present, various means and methods based on general physical principles are used to detect moving electrically conductive objects crossing a protected line that do not have magnetic properties. So, for example, in the patent SU 1246905 (published 07/23/1986) describes a method for registering the location of moving metal objects and a device designed to implement this method. The device contains an exciting and measuring inductor. When a current flows through an exciting inductor coil, a magnetic flux is excited in the loop, which, after the switch is opened, decreases to zero. If an electrically conductive object is in the loop location zone, a part of the generated magnetic flux penetrates into the body of the object. As a result of this, when the switch is turned off, i.e. when the current flows through the exciting coil, a slower decrease in magnetic flux occurs due to the action of eddy currents in an electrically conductive object. A slow decrease in magnetic flux induces a constant voltage in the loop of the inductor, the value of which is fixed during the control measurements. During cyclic repetition of the process of magnetic excitation and measurement of the induced voltage in the inductor, a process of continuous measurement and registration of electrically conductive objects is carried out.

Следует отметить, что описанные выше способ и устройство применимы только для движущихся объектов, обладающих высокой электропроводностью, в частности для металлических объектов. Устройство обладает высоким энергопотреблением, и при использовании известного технического решения для протяженных линий охраняемого рубежа требуется сложная система коммутации токов, протекающих через локальные участки электрических цепей, подключенных к катушкам индуктивности. Кроме того, известное устройство чувствительно к внешним магнитным шумам. Частичное устранение влияния окружающей среды достигается за счет усложнения конструкции катушек индуктивности.It should be noted that the method and device described above are applicable only to moving objects with high electrical conductivity, in particular for metal objects. The device has high energy consumption, and when using the well-known technical solution for long lines of a guarded line, a complex system of switching currents flowing through local sections of electrical circuits connected to inductance coils is required. In addition, the known device is sensitive to external magnetic noise. Partial elimination of environmental influences is achieved by complicating the design of inductors.

Известен также ряд технических средств обнаружения движущихся электропроводящих объектов, действующих на основе линий вытекающей волны. Формирование полезного сигнала для подобного рода средств обнаружения происходит при совместной работе двух протяженных антенн, горизонтально размещенных в грунте. Одна из антенн является передающей, а другая - принимающей (измерительной). Такие средства обнаружения работают на частотах от 40 до 70 МГц. При данном уровне частот длина используемых антенн существенно превышает длину волн электромагнитных колебаний. Вследствие этого процесс распределения возбуждаемых электромагнитных полей и токов в антеннах имеет преимущественно волной характер, и по этой причине формируемый полезный сигнал зависит от параметров окружающей среды.A number of technical means are also known for detecting moving electrically conductive objects acting on the basis of leaky wave lines. The formation of a useful signal for this kind of detection means occurs when two extended antennas work together horizontally in the ground. One of the antennas is transmitting, and the other is receiving (measuring). Such detection tools operate at frequencies from 40 to 70 MHz. At this frequency level, the length of the used antennas significantly exceeds the wavelength of electromagnetic waves. As a result of this, the process of distribution of the excited electromagnetic fields and currents in the antennas is mainly of a wave nature, and for this reason the generated useful signal depends on the environmental parameters.

К указанным средствам обнаружения относится, например, устройство, предназначенное для обнаружения несанкционированного проникновения через охраняемый рубеж, которое описано в патенте US 7576648 (опубликован 18.08.2009). Способ работы данного устройства основан на генерации электромагнитного сигнала и передачу его через передающую линию, выполненную в виде коаксиального кабеля. Создаваемое электромагнитное поле индуцирует сигнал во второй линии, также выполненной в виде коаксиального кабеля.These means of detection include, for example, a device designed to detect unauthorized entry through a guarded border, which is described in patent US 7576648 (published on 08/18/2009). The method of operation of this device is based on the generation of an electromagnetic signal and its transmission through a transmission line made in the form of a coaxial cable. The generated electromagnetic field induces a signal in the second line, also made in the form of a coaxial cable.

Участки передающего и измерительного кабеля могут устанавливаться в грунте вдоль линии охраняемого рубежа параллельно друг другу. Измеряемый сигнал во второй линии содержит информацию о нахождении движущегося объекта, пересекающего охраняемый рубеж. Это связано с тем, что излучаемая высокочастотная энергия рассеивается движущимся объектом, например телом человека, в зависимости от величины электропроводности объекта. При этом фаза излучаемого сигнала изменяется в соответствии с величиной относительной диэлектрической проницаемости, например, тела человека. Система обнаружения включает в свой состав блок передачи сигнала, с помощью которого осуществляется генерация и передача высокочастотного электромагнитного сигнала с частотой от 30 до 300 МГц. К выводу измерительного кабеля подключен блок приема сигнала, содержащего информацию о движущемся электропроводящем объекте.Sites of the transmitting and measuring cable can be installed in the ground along the line of the guarded line in parallel to each other. The measured signal in the second line contains information about the location of a moving object crossing the guarded line. This is due to the fact that the emitted high-frequency energy is scattered by a moving object, such as a human body, depending on the magnitude of the electrical conductivity of the object. In this case, the phase of the emitted signal changes in accordance with the value of the relative dielectric constant, for example, of the human body. The detection system includes a signal transmission unit with which the generation and transmission of a high-frequency electromagnetic signal with a frequency of 30 to 300 MHz is carried out. A signal receiving unit containing information about a moving electrically conductive object is connected to the output of the measuring cable.

Чувствительность данного устройства зависит от ряда параметров окружающей среды, в том числе от однородности свойств грунта, в котором располагаются участки передающего и измерительного кабеля. Такого рода чувствительность обусловлена волновым характером процесса передачи и приема сигнала, рассеянного на движущемся объекте. Изменение параметров внешней среды, например, из-за неоднородности грунта или изменения его свойств вследствие перемены погодно-климатических условий приводит к изменению электромагнитного поля вблизи антенн (участков коаксиального кабеля). Неконтролируемое изменение параметров электромагнитного поля в свою очередь влияет на сигнал, индуцируемый в измерительной антенне (коаксиальном кабеле). В результате этого появляются ложные срабатывания системы обработки сигнала и снижается достоверность получаемой информации из-за неконтролируемого изменения размеров зоны обнаружения движущихся электропроводящих объектов. Нестабильность параметров окружающей среды приводит к существенному снижению надежности и функциональных возможностей всей системы обнаружения движущихся электропроводящих объектов в целом.The sensitivity of this device depends on a number of environmental parameters, including the uniformity of the properties of the soil in which the sections of the transmitting and measuring cable are located. This kind of sensitivity is due to the wave nature of the process of transmitting and receiving a signal scattered by a moving object. Changes in environmental parameters, for example, due to heterogeneity of the soil or changes in its properties due to changes in weather and climate conditions, leads to a change in the electromagnetic field near the antennas (sections of the coaxial cable). An uncontrolled change in the parameters of the electromagnetic field in turn affects the signal induced in the measuring antenna (coaxial cable). As a result of this, false alarms of the signal processing system appear and the reliability of the received information decreases due to uncontrolled changes in the size of the detection zone of moving electrically conductive objects. The instability of environmental parameters leads to a significant decrease in the reliability and functionality of the entire detection system of moving electrically conductive objects as a whole.

Снижение влияния нестабильности параметров окружающей среды на достоверность информации о нарушении охраняемого рубежа обеспечивается с помощью магнитоэлектрических систем обнаружения движущихся электропроводящих объектов. Характерной особенностью систем обнаружения данного типа является применение в качестве излучателей и измерителей электромагнитного сигнала магнитных диполей, размер которых много меньше длины волны электромагнитного сигнала. В качестве магнитных диполей могут использоваться рамочные антенны. При этом кабель связи, соединяющий группы излучателей и измерителей не влияет на формирование электромагнитного поля.Reducing the influence of instability of environmental parameters on the reliability of information on violation of the protected boundary is provided by magnetoelectric detection systems for moving electrically conductive objects. A characteristic feature of this type of detection system is the use of magnetic dipoles as emitters and meters of the electromagnetic signal, the size of which is much smaller than the wavelength of the electromagnetic signal. As magnetic dipoles, loop antennas can be used. In this case, the communication cable connecting the groups of emitters and meters does not affect the formation of the electromagnetic field.

Распределение тока в антеннах используемого типа носит не волновой, а равномерный характер. Вследствие этого в непосредственной близости от антенн формируется квазистационарное магнитное поле, образующее зону индукции. Величина индукции поля зависит в основном от магнитной проницаемости среды при условии, что данная среда обладает малой электропроводностью. При установке антенн (излучателей и измерителей) в грунте рабочие параметры антенн слабо зависят от характеристик и состояния окружающей среды, поскольку обычный грунт является немагнитной средой. Величин магнитной проницаемости грунта не изменяется и равна ~1. Вследствие этого с помощью магнитоэлектрических систем обнаружения можно формировать стабильную зону обнаружения движущихся электропроводящих объектов при установке антенн в различных по свойствам грунтах и неравномерном вдоль охраняемого рубежа обводнении грунтов. Вместе с тем изменение погодно-климатических условий в меньшей степени влияет на рабочие характеристики магнитоэлектрической системы обнаружения.The current distribution in the antennas of the type used is not wave, but uniform. As a result of this, in the immediate vicinity of the antennas, a quasistationary magnetic field is formed, forming an induction zone. The magnitude of the field induction depends mainly on the magnetic permeability of the medium, provided that this medium has low electrical conductivity. When installing antennas (emitters and meters) in the soil, the operating parameters of the antennas are weakly dependent on the characteristics and state of the environment, since ordinary soil is a non-magnetic medium. The magnetic permeability of the soil does not change and is equal to ~ 1. As a result of this, with the help of magnetoelectric detection systems, it is possible to form a stable detection zone for moving electrically conductive objects when antennas are installed in soils of various properties and irregular waterlogging along the guarded line. However, changes in weather and climate conditions to a lesser extent affect the performance of the magnetoelectric detection system.

Известно устройство охранной сигнализации, представляющее собой магнитоэлектрическую систему обнаружения, конструкция которого раскрыта в патенте RU 2071121 (опубликован 27.12.1996). Известное устройство содержит кабели связи, объединяющие в группы излучатели и приемники (измерители) электромагнитных сигналов. В состав устройства входит генератор сигналов и блок обработки принимаемых сигналов. Приемники (измерители) сигналов выполнены в виде преобразователей магнитного поля в электрическое напряжение, а излучатели сигналов - в виде преобразователей электрического напряжения в магнитное поле. Приемники и излучатели, представляющие собой магнитные диполи, устанавливаются, например, в грунте в чередующемся порядке и независимо подключаются через кабели связи к блоку обработки сигналов.A security alarm device is known, which is a magnetoelectric detection system, the design of which is disclosed in patent RU 2071121 (published on 12/27/1996). The known device contains communication cables, combining in groups emitters and receivers (meters) of electromagnetic signals. The device includes a signal generator and a processing unit for received signals. The receivers (meters) of signals are made in the form of converters of a magnetic field into electric voltage, and the emitters of signals are made in the form of converters of electric voltage into a magnetic field. The receivers and emitters, which are magnetic dipoles, are installed, for example, in the ground in alternating order and are independently connected via communication cables to the signal processing unit.

В процессе работы устройства генератор формирует сигналы в форме переменного напряжения постоянной амплитуды. Сигналы передаются через кабели связи на входы излучателей (преобразователей электрического напряжения в магнитное поле). Вблизи антенн-излучателей создается квазистационарное электромагнитное поле с преобладающей магнитной составляющей поля в ближней зоне излучателя. Часть энергии этого поля преобразуется с помощью антенн-измерителей (приемников) в электрическое напряжение, величина которого пропорциональна напряженности поля. Индуцируемое переменное напряжение передается через кабели связи на первый вход синхронного детектора, на второй вход которого подается управляющий опорный сигнал. С выхода детектора сигнал напряжения подается через полосовой фильтр на вход порогового блока, вырабатывающего сигнал о нарушении охраняемого рубежа. Вблизи антенн-излучателей на расстоянии, меньшем длины волны излучаемого и принимаемого сигнала, по величине энергии преобладает магнитная составляющая по отношению к электрической составляющей сформированного электромагнитного поля (сигнала). За счет этого повышается помехоустойчивость устройства охранной сигнализации.In the process, the generator generates signals in the form of an alternating voltage of constant amplitude. The signals are transmitted through communication cables to the inputs of the emitters (converters of electrical voltage into a magnetic field). A quasi-stationary electromagnetic field with a predominant magnetic component of the field in the near zone of the emitter is created near the antenna emitters. Part of the energy of this field is converted with the help of antenna meters (receivers) into electrical voltage, the value of which is proportional to the field strength. Induced alternating voltage is transmitted through communication cables to the first input of the synchronous detector, to the second input of which a control reference signal is supplied. From the detector output, a voltage signal is fed through a band-pass filter to the input of the threshold block that generates a signal about the violation of the guarded line. Near the antenna emitters at a distance less than the wavelength of the emitted and received signal, the magnetic component prevails in terms of energy with respect to the electrical component of the generated electromagnetic field (signal). Due to this, the noise immunity of the security alarm device is increased.

Следует отметить, что известное устройство допускает пропуск крупных движущихся объектов без соответствующей сигнализации в определенных зонах охраняемого рубежа. Такие зоны обнаружения, обладающие пониженной чувствительностью, расположены вблизи вертикальных плоскостей, проходящих через векторы магнитных моментов антенн-излучателей, и вблизи вертикальных плоскостей, проходящих через векторы магнитных моментов антенн-измерителей. В области указанных плоскостей при ориентации векторов магнитных моментов антенн ортогонально срединной линии охраняемого рубежа (зоны обнаружения объектов) происходит снижение до нуля уровня электромагнитного сигнала. После этого сигнал изменяет свой знак и амплитуда сигнала растет до достижения максимального уровня.It should be noted that the known device allows the passage of large moving objects without appropriate signaling in certain areas of the guarded line. Such detection zones with reduced sensitivity are located near vertical planes passing through the magnetic moment vectors of the emitting antennas and near vertical planes passing through the magnetic moment vectors of the measuring antennas. In the region of the indicated planes, when the vectors of the magnetic moments of the antennas are oriented orthogonally to the midline of the guarded line (object detection zone), the level of the electromagnetic signal decreases to zero. After that, the signal changes its sign and the amplitude of the signal grows to the maximum level.

Данная зависимость изменения величины амплитуды сигнала обусловлена распределением диаграмм направленности ориентированных в пространстве антенн (магнитных диполей). При ориентации антенн, характерной для систем обнаружения движущихся электропроводящих объектов с так называемой узкой зоной обнаружения, ширина зон с пониженной чувствительностью, в которых падает достоверность обнаружения движущихся объектов, соизмерима с поперечным размером движущегося объекта, в частности человека.This dependence of the change in the amplitude of the signal is due to the distribution of radiation patterns of space-oriented antennas (magnetic dipoles). With the orientation of the antennas characteristic of systems for detecting moving electrically conductive objects with the so-called narrow detection zone, the width of the zones with reduced sensitivity, in which the reliability of detection of moving objects falls, is comparable with the transverse size of a moving object, in particular a person.

Кроме того, в известном устройстве отсутствует локализация измеряемого сигнала, т.е. связь фиксируемого сигнала с определенными излучателями и измерителями, расположенными в определенной пространственной области зоны обнаружения. Входной сигнал, поступающий в блок обработки сигнала, является суммой всех сигналов, принимаемых четными или нечетными антеннами-измерителями, которые могут быть расположены на протяжении всего охраняемого периметра (рубежа). Из-за отсутствия связи между фиксируемым сигналом и конкретной пространственной областью, в которой определен данный сигнал, невозможно достоверно определить область пересечения движущимся объектом охраняемого рубежа.In addition, in the known device there is no localization of the measured signal, i.e. the connection of the recorded signal with certain emitters and meters located in a certain spatial region of the detection zone. The input signal entering the signal processing unit is the sum of all signals received by even or odd measuring antennas, which can be located throughout the guarded perimeter (boundary). Due to the lack of communication between the fixed signal and the specific spatial region in which the given signal is determined, it is impossible to reliably determine the area of intersection of a guarded line by a moving object.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ обнаружения движущихся электропроводящих объектов и средство обнаружения объектов, описанные в патенте RU 2303290 (опубликован 20.07.2007). Устройство, предназначенное для осуществления способа, содержит антенны-излучатели и антенны-измерители, выполненные в виде магнитных диполей и попарно сгруппированные из близлежащих излучателей и измерителей. Для исключения зон с пониженной чувствительностью излучатели и измерители устанавливают в один ряд в виде последовательно чередующихся ячеек излучателей, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных излучателей, и ячеек измерителей, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных измерителей, Излучатели и измерители, согласно описанию патента RU 2303290, устанавливают таким образом, что каждый измеритель и каждый излучатель оказываются между измерителем и излучателем какой-либо группы (пары) антенн. Антенны-излучатели соединены с усилителем мощности высокочастотных сигналов и обладают сопротивлением излучения не более 300 Ом.The closest analogue of the invention is a method for detecting moving electrically conductive objects and a means of detecting objects described in patent RU 2303290 (published on July 20, 2007). A device for implementing the method comprises antenna emitters and antenna meters made in the form of magnetic dipoles and pairwise grouped from nearby emitters and meters. To exclude areas with reduced sensitivity, emitters and meters are installed in a single row in the form of sequentially alternating emitter cells, each of which consists of two series-connected emitters, and meter cells, each of which consists of two series-connected meters, emitters and meters, as described patent RU 2303290, set in such a way that each meter and each emitter are between the meter and the emitter of any group (pair) of antennas. Emitter antennas are connected to a power amplifier of high-frequency signals and have a radiation resistance of not more than 300 Ohms.

С помощью сгруппированных излучателей и измерителей информация об обнаружении движущегося электропроводящего объекта фиксируется и передается в блок обработки сигнала и анализа информации. Далее полученная информация идентифицируется с определенной пространственной зоной, в которой расположена группа «излучатель-измеритель», генерирующая сигнал о нарушении охраняемого рубежа. Первичный анализ и обработка измеренных параметров электромагнитного поля производится с помощью микроконтроллеров, которые размещены непосредственно в антеннах-измерителях. Информация от периферийных устройств анализа и обработки сигнала передается в центральный блок обработки сигнала и анализа информации через кабели связи или по радиоканалу.Using grouped emitters and meters, information about the detection of a moving electrically conductive object is recorded and transmitted to the signal processing and information analysis unit. Further, the received information is identified with a specific spatial zone in which the "emitter-meter" group is located, which generates a signal about violation of the guarded line. The primary analysis and processing of the measured parameters of the electromagnetic field is carried out using microcontrollers, which are located directly in the measuring antennas. Information from the peripheral devices for signal analysis and processing is transmitted to the central signal processing and information analysis unit via communication cables or over the air.

С целью обнаружения биообъектов и других слабо электропроводящих объектов частоту генерируемого высокочастотного напряжения в антеннах-излучателях выбирают более 1 МГц. Согласно описанию изобретения к патенту RU 2303290, за счет использования в известном устройстве средств первичного анализа и обработки параметров электромагнитного поля и идентификации антенн-излучателей и антенн-измерителей, с которых принимается сигнал, обеспечивается формирование равномерной зоны обнаружения, повышение устойчивости системы к воздействию внешних электромагнитных помех, а также снижение зависимости полезного сигнала от изменения параметров окружающей среды и нестабильности излучателей.In order to detect biological objects and other weakly conductive objects, the frequency of the generated high-frequency voltage in the antenna-emitters is chosen to be more than 1 MHz. According to the description of the invention to patent RU 2303290, through the use in the known device of primary analysis and processing of electromagnetic field parameters and identification of antenna emitters and measuring antennas from which the signal is received, the formation of a uniform detection zone, increasing the system's resistance to external electromagnetic interference, as well as reducing the dependence of the useful signal on changes in environmental parameters and the instability of the emitters.

Однако, несмотря на достигнутые преимущества по сравнению с другими аналогами, известный способ обнаружения движущихся электропроводящих объектов и устройство, предназначенное для его осуществления, не позволяют обеспечить требуемую высокую достоверность обнаружения движущихся слабо электропроводящих объектов и высокую достоверность определения пространственной области пересечения объектом зоны обнаружения (охраняемого периметра). Данный недостаток связан с тем, что в процессе работы системы, в том виде как она описана в патенте RU 2303290, не исключена возможность возникновения пространственных зон пониженной чувствительностью вблизи вертикальных плоскостей, проходящих через векторы магнитных моментов антенн. Известное техническое решение не определяет взаимное расположение и пространственную ориентацию магнитных диполей, используемых в качестве антенн-излучателей и антенн-измерителей, и не раскрывает последовательность процессов излучения, измерения и обработки электромагнитных сигналов через сгруппированные антенны. Данная информация необходима для решения технической задачи, связанной с полным исключением зон с пониженной чувствительностью и обеспечением равномерного распределения зоны достоверного обнаружения движущегося объекта вдоль всего периметра охраняемого рубежа.However, despite the advantages achieved in comparison with other analogs, the known method for detecting moving electrically conductive objects and the device intended for its implementation do not provide the required high reliability of detection of moving weakly electrically conductive objects and high reliability of determining the spatial region of intersection of the detection zone (protected perimeter) by the object ) This drawback is due to the fact that during the operation of the system, as described in patent RU 2303290, the possibility of spatial zones with reduced sensitivity near vertical planes passing through the vectors of the magnetic moments of the antennas is not ruled out. The known technical solution does not determine the relative position and spatial orientation of the magnetic dipoles used as antenna emitters and measuring antennas, and does not disclose the sequence of radiation processes, measuring and processing electromagnetic signals through grouped antennas. This information is necessary to solve the technical problem associated with the complete exclusion of zones with reduced sensitivity and ensuring uniform distribution of the zone of reliable detection of a moving object along the entire perimeter of the guarded line.

Патентуемое изобретение направлено на выполнение указанной выше технической задачи, решение которой позволяет достичь требуемый высокий уровень достоверности обнаружения движущихся электропроводящих объектов, в первую очередь слабо электропроводящих биообъектов, и точного определения пространственной области зоны обнаружения, в которой произошло нарушение охраняемого рубежа.The patented invention is aimed at fulfilling the above technical task, the solution of which allows achieving the required high level of reliability of detection of moving electrically conductive objects, primarily weakly electrically conductive biological objects, and accurate determination of the spatial region of the detection zone in which a violation of the protected line occurred.

Достижение данных технических результатов обеспечивается при осуществлении способа обнаружения движущихся электропроводящих объектов, который заключается в размещении вдоль срединной линии зоны обнаружения объектов излучателей электромагнитного сигнала, соединенных между собой кабелем связи, и измерителей электромагнитного сигнала, также соединенных между собой кабелем связи. Для осуществления способа используют излучатели и измерители с антеннами, выполненными в виде магнитных диполей. Применение в качестве антенн-излучателей и антенн-измерителей магнитных диполей (магнитных антенн) определяется слабой зависимостью параметров магнитных антенн от состояния и изменения параметров окружающей среды. Данное свойство магнитных антенн позволяет устанавливать излучатели и измерители в среде с медленно изменяющимися электрическими параметрами, например в промокающем грунте, на мелководье, в траве, вблизи кустарников и деревьев.The achievement of these technical results is ensured by the implementation of the method for detecting moving electrically conductive objects, which consists in placing along the middle line of the detection zone of objects of electromagnetic signal emitters interconnected by a communication cable, and electromagnetic signal meters, also interconnected by a communication cable. To implement the method using emitters and meters with antennas made in the form of magnetic dipoles. The use of magnetic dipoles (magnetic antennas) as antenna radiators and measuring antennas is determined by the weak dependence of the parameters of the magnetic antennas on the state and changes in environmental parameters. This property of magnetic antennas allows you to install emitters and meters in a medium with slowly changing electrical parameters, for example in wet soil, in shallow water, in grass, near shrubs and trees.

Излучатели и измерители устанавливают в один ряд в виде последовательно чередующихся ячеек излучателей, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных излучателей, и ячеек измерителей, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных измерителей. Передачу электромагнитных сигналов в зону обнаружения объектов производят с помощью излучателей. Прием электромагнитных сигналов осуществляют с помощью измерителей. Принятые электромагнитные сигналы обрабатывают и определяют по результатам измерений наличие движущихся электропроводящих объектов и их местоположение.The emitters and meters are installed in one row in the form of sequentially alternating cells of emitters, each of which consists of two series-connected emitters, and cells of meters, each of which consists of two series-connected meters. The transmission of electromagnetic signals to the detection zone of objects is carried out using emitters. Reception of electromagnetic signals is carried out using meters. The received electromagnetic signals are processed and determined by the results of measurements of the presence of moving electrically conductive objects and their location.

Согласно изобретению магнитные диполи на каждом контролируемом участке зоны обнаружения объектов размещают вдоль срединной линии зоны обнаружения объектов следующим образом: вектор магнитного момента каждого магнитного диполя должен быть расположен в горизонтальной плоскости и ориентирован ортогонально касательной к срединной линии зоны обнаружения объектов в точке пересечения проекции вектора магнитного момента и срединной линии зоны обнаружения объектов. В качестве контролируемого участка зоны обнаружения объектов используют, по меньшей мере, одну ячейку излучателей и две ячейки измерителей, примыкающие к ячейке излучателей с противоположных сторон.According to the invention, magnetic dipoles in each controlled area of the object detection zone are placed along the midline of the object detection zone as follows: the magnetic moment vector of each magnetic dipole should be located in the horizontal plane and oriented orthogonally tangent to the middle line of the object detection zone at the intersection of the projection of the magnetic moment vector and the midline of the object detection zone. At least one emitter cell and two meter cells adjacent to the emitter cell from opposite sides are used as a controlled portion of the object detection zone.

Передачу электромагнитного сигнала на контролируемом участке зоны обнаружения объектов в каждый момент времени осуществляют с помощью одного излучателя в выбранной ячейке излучателей. Прием электромагнитного сигнала производят с помощью двух измерителей, расположенных в двух ячейках измерителей, примыкающих к выбранной ячейке работающего излучателя. Первоначально включают первый излучатель в выбранной ячейке излучателей. Прием электромагнитного сигнала осуществляют с помощью наиболее удаленного от первого излучателя измерителя, расположенного в ячейке измерителей, примыкающей к первому излучателю, и с помощью близлежащего к первому излучателю измерителя, расположенного в противоположной ячейке измерителей, примыкающей ко второму излучателю в выбранной ячейке излучателей.The transmission of an electromagnetic signal in a controlled area of the detection zone of objects at each moment of time is carried out using a single emitter in a selected cell emitters. The electromagnetic signal is received using two meters located in two cells of the meters adjacent to the selected cell of the working emitter. Initially, the first emitter is turned on in the selected emitter cell. The electromagnetic signal is received using the meter farthest from the first emitter located in the meter cell adjacent to the first emitter, and using a meter located in the opposite meter cell adjacent to the second emitter in the selected emitter cell.

После прекращения передачи и приема электромагнитного сигнала, передаваемого первым излучателем, включают второй излучатель в выбранной ячейке излучателей. Прием электромагнитного сигнала осуществляют с помощью наиболее удаленного от второго излучателя измерителя, расположенного в ячейке измерителей, примыкающей ко второму излучателю, и с помощью близлежащего ко второму излучателю измерителя, расположенного в противоположной ячейке измерителей, примыкающей к первому излучателю. Наличие движущихся электропроводящих объектов и местоположение объектов определяют путем сравнения электромагнитных сигналов, полученных при включении первого и второго излучателей каждой ячейки излучателей на контролируемом участке зоны обнаружения, с заранее заданным пороговым значением сигнала.After the transmission and reception of the electromagnetic signal transmitted by the first emitter ceases, the second emitter is switched on in the selected emitter cell. The electromagnetic signal is received using the meter farthest from the second emitter located in the meter cell adjacent to the second emitter, and using a meter adjacent to the second emitter located in the opposite meter cell adjacent to the first emitter. The presence of moving electrically conductive objects and the location of the objects are determined by comparing the electromagnetic signals obtained when the first and second emitters of each emitter cell are turned on in a controlled area of the detection zone with a predetermined threshold value of the signal.

Описанная выше ориентация магнитных диполей, выполняющих функции излучателей и измерителей, относительно срединной линии зоны обнаружения характеризует метод сигналообразования, применяемый для охраняемых рубежей с так называемой «узкой зоной». Данный метод обладает рядом преимуществ, главным из которых является возможность устойчивого обнаружения движущихся биообъектов вблизи крупных движущихся или стационарных электропроводящих объектов, в частности вблизи металлических оград.The above-described orientation of magnetic dipoles, which act as emitters and meters, relative to the midline of the detection zone characterizes the signal generation method used for guarded borders with the so-called "narrow zone". This method has several advantages, the main one being the possibility of stable detection of moving biological objects near large moving or stationary electrically conductive objects, in particular, near metal fences.

Для режима работы средства обнаружения движущихся электропроводящих объектов с «узкой зоной» охраняемого рубежа характерно расположение зоны с максимальным уровнем амплитуды принимаемого сигнала вдоль срединной линии зоны обнаружения (периметра охраняемого рубежа). Однако при данном режиме работы амплитуда принимаемого сигнала изменяется вдоль срединной линии зоны обнаружения в зависимости от места расположения излучателей и измерителей. Вблизи вертикальных плоскостей, в которых расположены векторы магнитных моментов магнитных диполей уровень принимаемого сигнала снижается до нуля, а затем увеличивается со сменой знака сигнала.For the operating mode of the detection tool for moving electrically conductive objects with a “narrow zone” of the guarded line, the location of the zone with the maximum level of the amplitude of the received signal along the midline of the detection zone (perimeter of the guarded line) is characteristic. However, with this operating mode, the amplitude of the received signal changes along the midline of the detection zone, depending on the location of the emitters and meters. Near the vertical planes in which the magnetic moment vectors of the magnetic dipoles are located, the level of the received signal decreases to zero, and then increases with a change in the sign of the signal.

Вследствие данного явления, обусловленного диаграммой направленности магнитных диполей, векторы магнитных моментов которых ориентированы ортогонально относительно касательной к срединной линии зоны обнаружения объектов в точке пересечения проекции вектора магнитного момента и срединной линии зоны обнаружения объектов, над антеннами возникают зоны с пониженной чувствительностью. При пересечении охраняемого рубежа биообъектом-нарушителем непосредственно над работающим излучателем или измерителем, установленным в грунте, образуются достаточно узкие «слепые» коридоры, ширина которых соизмерима с характерных поперечным размером нарушителя. Величина принимаемого сигнала в таких коридорах имеет нулевое или близкое к нулевому значение. При минимальной амплитуде сигнала на определенных участках охраняемого рубежа снижается чувствительность средства обнаружения движущихся объектов в целом.Due to this phenomenon, due to the directional pattern of magnetic dipoles, the magnetic moment vectors of which are oriented orthogonally relative to the tangent to the median line of the object detection zone at the intersection of the projection of the magnetic moment vector and the median line of the object detection zone, zones with reduced sensitivity arise over the antennas. When a guarded object crosses a protected line directly above a working emitter or meter installed in the ground, rather narrow “blind” corridors are formed, the width of which is comparable with the characteristic transverse size of the intruder. The magnitude of the received signal in such corridors is zero or close to zero. With a minimum amplitude of the signal in certain areas of the guarded line, the sensitivity of the detection tool for moving objects as a whole decreases.

Наличие периодически повторяющихся зон с пониженной чувствительностью вдоль охраняемого рубежа с «узкой зоной» существенно снижает достоверность получаемой информации о нарушителе. При этом возрастает вероятность прохода нарушителя через охраняемый рубеж без получения достоверной информации не только о пространственной области пересечения охраняемого периметра, но и самом факте пересечения охраняемого периметра нарушителем.The presence of periodically repeating zones with reduced sensitivity along a guarded line with a “narrow zone” significantly reduces the reliability of the information received about the intruder. At the same time, the probability of an intruder passing through a guarded line increases without obtaining reliable information not only about the spatial area of intersection of the guarded perimeter, but also the very fact of the intersection of the guarded perimeter by the intruder.

Устранение данного недостатка обеспечивается с помощью патентуемого способа путем введения определенной последовательности включения излучателей на контролируемом участке зоны обнаружения объектов-нарушителей, приема электромагнитного сигнала определенными измерителями и сравнения результатов измерений. Работа излучателей разнесена по времени таким образом, что в каждый момент времени электромагнитное поле на контролируемом участке зоны обнаружения создается только одним излучателем, при этом обеспечивается синхронный раздельный прием сигналов с помощью двух измерителей, расположенных в ячейках, примыкающих к ячейке излучателей, в которой находится работающий излучатель. Выбранное расположение измерителей, с помощью которых производится прием сигнала в каждый момент времени, и синхронизация работы одного излучателя с работой двух измерителей обеспечивает поочередное перекрытие зон с пониженной чувствительностью.The elimination of this drawback is achieved using the patented method by introducing a certain sequence of switching on the emitters in a controlled area of the detection zone of intruder objects, receiving an electromagnetic signal by certain meters and comparing the measurement results. The work of the emitters is separated in time in such a way that at each moment of time the electromagnetic field in the monitored area of the detection zone is created by only one emitter, while providing simultaneous separate reception of signals using two meters located in the cells adjacent to the cell of the emitters in which the operating emitter. The selected location of the meters, with which the signal is received at each moment of time, and the synchronization of the operation of one emitter with the operation of two meters provides alternate overlapping of zones with reduced sensitivity.

В результате поочередного перекрытия зон с пониженной чувствительностью в процессе работы средства обнаружения с заданной последовательностью включения излучателей и измерителей осуществляется получение полной информации вдоль каждого контролируемого участка зоны обнаружения. Измеренные сигналы, полученные близлежащими парами измерителей, сравниваются с заранее заданным пороговым значением сигнала. В результате такого сравнения получают достоверную информацию о факте пересечения нарушителем охраняемого рубежа и о конкретной области зоны обнаружения, в которой произошло нарушение. Данный результат обусловлен тем, что, по крайней мере, один из сигналов, получаемых от близлежащих измерителей, расположенных в одной ячейке, при последовательном включении выбранных излучателей и измерителей имеет достаточно высокий уровень амплитуды в зоне пониженной чувствительности, расположенной над соседним измерителем. Аналогичным образом необходимый уровень амплитуды электромагнитного сигнала достигается в процессе работы близлежащих излучателей, расположенных в одной ячейке излучателей, за счет последовательного переключения с одного работающего излучателя на другой работающий излучатель.As a result of alternate overlapping of areas with reduced sensitivity during operation of the detection means with a given sequence of switching on emitters and meters, complete information is obtained along each monitored section of the detection zone. The measured signals received by the adjacent pairs of meters are compared with a predetermined threshold value of the signal. As a result of such a comparison, reliable information is obtained about the fact that the violator crossed the protected line and about the specific area of the detection zone in which the violation occurred. This result is due to the fact that at least one of the signals received from nearby meters located in one cell, when the selected emitters and meters are connected in series, has a rather high level of amplitude in the zone of low sensitivity located above the neighboring meter. Similarly, the required level of the amplitude of the electromagnetic signal is achieved during operation of nearby emitters located in one cell of the emitters, due to the sequential switching from one working emitter to another working emitter.

Для получения полной информации вдоль периметра охраняемого рубежа процесс передачи и приема электромагнитного сигнала периодически повторяют для всех ячеек излучателей и измерителей каждого контролируемого участка зоны обнаружения.To obtain complete information along the perimeter of the guarded line, the process of transmitting and receiving an electromagnetic signal is periodically repeated for all cells of the emitters and meters of each monitored section of the detection zone.

Процесс передачи и приема электромагнитного сигнала целесообразно периодически повторять с частотой в диапазоне от 20 Гц до 200 Гц. Оптимальный диапазон частоты опроса работающей пары измерителей выбирается с учетом необходимости исключения существенного влияния фликер-шума на достоверность получаемой информации (верхняя граница диапазона). С другой стороны, при выборе оптимального диапазона частоты опроса необходимо принимать во внимание максимальную скорость пересечения охраняемого рубежа объектом-нарушителем (нижняя граница диапазона). Так, например, при частоте опроса f=20 Гц, ширине зоны обнаружения W=3 м и скорости перемещения объекта-нарушителя в направлении охраняемого рубежа V=10 м/с может быть произведено шесть опросов измерителей, что характеризует высокую степень достоверности получаемой информации.The process of transmitting and receiving an electromagnetic signal should be periodically repeated with a frequency in the range from 20 Hz to 200 Hz. The optimal range of the interrogation frequency of a working pair of meters is selected taking into account the need to exclude a significant effect of flicker noise on the reliability of the information received (upper limit of the range). On the other hand, when choosing the optimal range of the polling frequency, it is necessary to take into account the maximum speed of crossing the guarded line by the intruder (the lower limit of the range). So, for example, at a sampling frequency f = 20 Hz, a detection zone width W = 3 m and a moving speed of the intruder object in the direction of the guarded line V = 10 m / s, six surveys of meters can be performed, which characterizes a high degree of reliability of the information received.

Расстояние между магнитным диполем излучателя, с помощью которого осуществляют передачу электромагнитного сигнала в выбранный момент времени, и магнитным диполем каждого из двух измерителей, с помощью которых осуществляют прием электромагнитного сигнала в выбранный момент времени, предпочтительно выбирают в диапазоне от 2 м до 6 м. Верхний предел данного диапазона расстояний обусловлен тем, что при увеличении расстояния более 2W=6 м, (где W≅3 м - характерная ширина «узкой» зоны обнаружения) увеличивается разброс амплитуды электромагнитного сигнала вдоль промежутка между работающими излучателем и измерителем. С другой стороны, при сближении работающих излучателя и измерителя на расстояния менее 2 м обнаруживается значительное превышение излучаемого электромагнитного сигнала над вторичным полезным сигналом, переизлучаемым объектом-нарушителем. В этом случае воздействие первичного сигнала может превысить динамический диапазон измерителя.The distance between the magnetic dipole of the emitter, with which the electromagnetic signal is transmitted at a selected time, and the magnetic dipole of each of the two meters, with which the electromagnetic signal is received at a selected time, is preferably selected in the range from 2 m to 6 m. the limit of this range of distances is due to the fact that when the distance increases more than 2W = 6 m, (where W≅3 m is the characteristic width of the "narrow" detection zone), the amplitude spread increases electromagnetically a signal along the gap between the emitter and the working meter. On the other hand, when the working emitter and meter come closer to distances of less than 2 m, a significant excess of the emitted electromagnetic signal is detected over the secondary useful signal reradiated by the intruder. In this case, the effect of the primary signal may exceed the dynamic range of the meter.

Расстояние между магнитными диполями, расположенными в каждой ячейке излучателей или измерителей, для повышения достоверности обнаружения объекта нарушителя целесообразно выбирать не менее 0,5 м. Данный предел расстояний определяется характерным поперечным размером биообъекта-нарушителя, например человека, который характеризует максимальную ширину зоны с пониженной чувствительностью. Иными словами, указанное выше условие характеризует способность достоверного обнаружения определенного вида объектов-нарушителей.The distance between the magnetic dipoles located in each cell of the emitters or meters, it is advisable to choose at least 0.5 m to increase the reliability of detection of the intruder’s object. This distance limit is determined by the characteristic transverse size of the intruder biological object, for example, a person who characterizes the maximum width of the zone with reduced sensitivity . In other words, the above condition characterizes the ability to reliably detect a certain type of intruder objects.

Частоту передаваемого электромагнитного сигнала предпочтительно выбирают в диапазоне от 10 МГц до 40 МГц. Для данного диапазона первичного передаваемого электромагнитного сигнала наиболее эффективно проявляется вторичный сигнал, переизлучаемый электропроводящим объектом-нарушителем.The frequency of the transmitted electromagnetic signal is preferably selected in the range from 10 MHz to 40 MHz. For this range of the primary transmitted electromagnetic signal, the secondary signal re-emitted by the electrically conductive intruder object is most effectively manifested.

В качестве магнитных диполей могут использоваться рамочные антенны или магнитные ферритовые антенны. Максимальный размер L таких антенн предпочтительно выбирают из условия: L<1/4λ, где λ - длина волны электромагнитного сигнала, передаваемого в зону обнаружения объектов.As magnetic dipoles, loop antennas or magnetic ferrite antennas can be used. The maximum size L of such antennas is preferably selected from the condition: L <1 / 4λ, where λ is the wavelength of the electromagnetic signal transmitted to the detection zone of objects.

Достижение указанных выше технических результатов обеспечивается также при использовании устройства для обнаружения движущихся электропроводящих объектов, которое включает в свой состав излучатели и измерители электромагнитного сигнала с антеннами, выполненными в виде магнитных диполей. Устройство содержит блок обработки информации и управления и кабели связи, соединяющие излучатели и измерители с блоком обработки информации и управления. Излучатели и измерители устанавливаются вдоль срединной линии зоны обнаружения объектов в один ряд в виде последовательно чередующихся ячеек излучателей и ячеек измерителей. Каждая из ячеек излучателей состоит из двух последовательно соединенных излучателей. Каждая из ячеек измерителей состоит из двух последовательно соединенных измерителей.The achievement of the above technical results is also achieved by using a device for detecting moving electrically conductive objects, which includes emitters and electromagnetic signal meters with antennas made in the form of magnetic dipoles. The device comprises an information and control processing unit and communication cables connecting emitters and meters to the information processing and control unit. Emitters and meters are installed along the midline of the detection zone of objects in one row in the form of sequentially alternating cells of emitters and cells of meters. Each of the emitter cells consists of two series-connected emitters. Each of the cells of the meters consists of two series-connected meters.

Согласно изобретению магнитные диполи на каждом контролируемом участке зоны обнаружения объектов размещены вдоль срединной линии зоны обнаружения объектов следующим образом: вектор магнитного момента каждого магнитного диполя расположен в горизонтальной плоскости и ориентирован ортогонально касательной к срединной линии зоны обнаружения объектов в точке пересечения проекции вектора магнитного момента и срединной линии зоны обнаружения объектов. Данное условие определяет конкретный тип средства обнаружения объектов, характеризующийся «узкой» зоной обнаружения. Ширина W так называемой «узкой» зоны обнаружения объектов составляет - 3 м. Данный тип устройств обеспечивает устойчивое обнаружение движущихся биообъектов вблизи крупных движущихся или стационарных электропроводящих объектов.According to the invention, magnetic dipoles in each controlled area of the object detection zone are placed along the median line of the object detection zone as follows: the magnetic moment vector of each magnetic dipole is located in the horizontal plane and is oriented orthogonally tangent to the middle line of the object detection zone at the intersection of the projection of the projection of the magnetic moment vector and the median line detection zone objects. This condition defines a specific type of object detection means, characterized by a "narrow" detection zone. The width W of the so-called “narrow” zone of detection of objects is 3 m. This type of device provides stable detection of moving biological objects near large moving or stationary electrically conductive objects.

В качестве контролируемого участка зоны обнаружения объектов используется, по меньшей мере, одна ячейка излучателей и две ячейки измерителей, примыкающие к ячейке излучателей с противоположных сторон. Блок обработки информации и управления содержит два генератора рабочих частот, смеситель сигналов генераторов рабочих частот, модуль подключения излучателей и измерителей, тракт обработки сигналов измерителей, модуль численной обработки сигналов, модуль анализа информации и модуль синхронизации управляющих сигналов. Излучатели и измерители снабжаются блоками включения. Первый выход первого генератора рабочей частоты подключен к излучателям. Первый выход второго генератора рабочей частоты подключен к измерителям. Вторые выходы первого и второго генератора рабочей частоты соединены с входами смесителя сигналов генераторов рабочих частот. Выход смесителя сигналов связан с трактом обработки сигналов измерителей. Первый выход модуля синхронизации управляющих сигналов подключен к входу модуля подключения излучателей и измерителей, выход которого соединен с входами блоков включения излучателей и измерителей. Второй выход модуля синхронизации управляющих сигналов подключен к первому входу модуля численной обработки сигналов. Управляющий вход модуля синхронизации управляющих сигналов связан с выходом смесителя сигналов генераторов рабочих частот. Выход тракта обработки сигналов измерителей соединен со вторым входом модуля численной обработки сигналов, выход которого подключен к входу модуля анализа информации.At least one emitter cell and two meter cells adjacent to the emitter cell from opposite sides are used as a controlled portion of the object detection zone. The information processing and control unit contains two operating frequency generators, a signal mixer of the working frequency generators, a module for connecting emitters and meters, a signal processing path for the meters, a numerical signal processing module, an information analysis module, and a control signal synchronization module. Emitters and meters are equipped with switching units. The first output of the first operating frequency generator is connected to the emitters. The first output of the second operating frequency generator is connected to the meters. The second outputs of the first and second operating frequency generators are connected to the inputs of the mixer of the signals of the operating frequency generators. The output of the signal mixer is connected to the signal processing path of the meters. The first output of the control signal synchronization module is connected to the input of the module for connecting emitters and meters, the output of which is connected to the inputs of the switching units for emitters and meters. The second output of the control signal synchronization module is connected to the first input of the signal processing module. The control input of the control signal synchronization module is connected to the output of the signal mixer of the operating frequency generators. The output of the signal processing path of the meters is connected to the second input of the numerical signal processing module, the output of which is connected to the input of the information analysis module.

Техническое решение, характеризующееся совокупностью описанных выше существенных признаков, позволяет попеременно включать выбранные излучатели и измерители на каждом контролируемом участке зоны обнаружения объектов. За счет попеременного подключения пространственно перекрывающих друг друга групп магнитных диполей «излучатель-измерители» вторичные сигналы, переизлучаемые объектом-нарушителем и принимаемые измерителями, содержат полную и достоверную информацию о пересечении объектом-нарушителем охраняемого рубежа. Сигнал, принимаемый каждым измерителем, обрабатывается в блоке обработки информации и управления, с помощью которого осуществляется синхронизация управляющих сигналов, поступающих в блоки включения излучателей и измерителей. Перечисленные выше функциональные возможности устройства обеспечивают осуществление с его помощью способа обнаружения движущихся электропроводящих объектов и достижение технических результатов, связанных с обнаружением движущихся электропроводящих объектов с требуемым высоким уровнем достоверности обнаружения и точным определением пространственной области зоны обнаружения, в которой произошло нарушение охраняемого рубежа.The technical solution, characterized by the combination of the essential features described above, allows you to alternately turn on the selected emitters and meters in each controlled area of the detection zone of objects. Due to the alternate connection of spatially overlapping groups of magnetic dipoles “emitter-meters”, the secondary signals re-emitted by the intruder and received by the meters contain complete and reliable information about the crossing of the protected line by the intruder. The signal received by each meter is processed in the information processing and control unit, with the help of which the control signals received in the switching units of the emitters and meters are synchronized. The abovementioned functional capabilities of the device ensure that it can be used to detect moving electrically conductive objects and achieve technical results related to the detection of moving electrically conductive objects with the required high level of detection reliability and the precise determination of the spatial area of the detection zone in which a guarded line was violated.

В конкретном варианте конструкции устройства тракт обработки сигналов измерителей может содержать фазовращатель и два квадратурных канала обработки сигналов. Каждый квадратурный канал включает в свой состав последовательно соединенные смеситель сигналов, фильтр низких частот, аналогово-цифровой преобразователь и цифровой полосовой фильтр. Первые входы смесителей сигналов квадратурных каналов служат входом тракта обработки сигналов измерителей и подключены к выходам измерителей. Второй вход смесителя сигналов первого квадратурного канала соединен с выходом смесителя сигналов генераторов рабочих частот. Второй вход смесителя сигналов второго квадратурного канала соединен с выходом фазовращателя, вход которого подключен к выходу смесителя сигналов генераторов рабочих частот.In a particular embodiment of the device, the meter signal processing path may include a phase shifter and two quadrature signal processing channels. Each quadrature channel includes a signal mixer, a low-pass filter, an analog-to-digital converter, and a digital band-pass filter. The first inputs of the quadrature channel signal mixers serve as an input to the signal processing path of the meters and are connected to the outputs of the meters. The second input of the signal mixer of the first quadrature channel is connected to the output of the signal mixer of the operating frequency generators. The second input of the signal mixer of the second quadrature channel is connected to the output of the phase shifter, the input of which is connected to the output of the signal mixer of the operating frequency generators.

С помощью данного варианта конструкции устройства обеспечивается возможность выделения квадратурных составляющих a и b вторичного сигнала, излучаемого движущимся объектом, для получения полной информации о полезном сигнале. На основании полученных значений a и b с помощью модуля (блока) численной обработки сигналов вычисляется модуль М и фаза Φ полезного сигнала: M=(a²+b²)^1/2; Φ=arctg(b/a).Using this design variant of the device, it is possible to extract the quadrature components a and b of the secondary signal emitted by the moving object to obtain complete information about the useful signal. Based on the obtained values of a and b, using the module (block) of numerical signal processing, the module M and the phase Φ of the useful signal are calculated: M = (a ² + b ² ) ^1/2 ; Φ = arctg (b / a).

В предпочтительном варианте выполнения конструкции устройства в составе излучателей используются усилители сигнала с двумя входами. Первый вход усилителя служит входом излучателя и соединен с выходом первого генератора рабочей частоты. Второй вход усилителя сигнала подключен к выходу блока включения излучателя. Выход усилителя сигнала соединен с магнитным диполем. С помощью данной схемы подключения осуществляется синхронизация включения излучателей.In a preferred embodiment of the device design, signal amplifiers with two inputs are used as part of the emitters. The first input of the amplifier serves as the input of the emitter and is connected to the output of the first generator of the operating frequency. The second input of the signal amplifier is connected to the output of the emitter switching unit. The output of the signal amplifier is connected to a magnetic dipole. With the help of this connection scheme, the switching on of emitters is synchronized.

Каждый измеритель может быть снабжен смесителем сигналов и полосовым фильтром. Первый вход смесителя сигналов измерителя соединяется с магнитным диполем. Второй вход смесителя сигналов измерителя подключается к выходу второго генератора рабочей частоты. Выход смесителя сигналов измерителя соединяется с входом полосового фильтра, выход которого служит выходом измерителя и соединен с первыми входами смесителей сигналов квадратурных каналов. С помощью данной схемы подключения осуществляется синхронизация включения измерителей.Each meter can be equipped with a signal mixer and a bandpass filter. The first input of the meter signal mixer is connected to a magnetic dipole. The second input of the meter signal mixer is connected to the output of the second operating frequency generator. The output of the mixer of the signals of the meter is connected to the input of the bandpass filter, the output of which serves as the output of the meter and is connected to the first inputs of the mixers of the signals of the quadrature channels. Using this connection scheme, the synchronization of the inclusion of meters is carried out.

Расстояние между магнитным диполем любого выбранного излучателя и магнитным диполем измерителя, расположенного в ячейке измерителей, примыкающей к выбранному излучателю, и наиболее удаленного от выбранного излучателя, предпочтительно выбирается в диапазоне от 2 м до 6 м. Аналогичным образом выбирается расстояние между магнитным диполем любого выбранного излучателя и магнитным диполем близлежащего измерителя, расположенного в ячейке измерителей, примыкающей ко второму излучателю ячейки излучателей, в которой расположен выбранный излучатель. Данное расстояние также выбирается в диапазоне от 2 м до 6 м.The distance between the magnetic dipole of any selected emitter and the magnetic dipole of the meter located in the meter cell adjacent to the selected emitter and the farthest from the selected emitter is preferably selected in the range from 2 m to 6 m. The distance between the magnetic dipole of any selected emitter is similarly selected and a magnetic dipole of a nearby meter located in the meter cell adjacent to the second emitter of the emitter cell in which the selected the teacher. This distance is also selectable from 2 m to 6 m.

Указанные выше оптимальные диапазоны расстояний между магнитными диполями излучателей и измерителей обусловлены, с одной стороны, уменьшением неравномерности амплитуды электромагнитного сигнала вдоль промежутка между работающими излучателем и измерителем, а с другой стороны, - ограничением амплитуды излучаемого электромагнитного сигнала по отношению к амплитуде вторичного полезного сигнала.The above optimal ranges of distances between the magnetic dipoles of the emitters and meters are due, on the one hand, to a decrease in the non-uniformity of the amplitude of the electromagnetic signal along the gap between the working emitter and the meter, and, on the other hand, to the limitation of the amplitude of the emitted electromagnetic signal with respect to the amplitude of the secondary useful signal.

Расстояние между магнитными диполями, расположенными в каждой ячейке излучателей или измерителей, для повышения достоверности обнаружения объекта нарушителя целесообразно выбирать не менее 0,5 м. Данное условие характеризует способность достоверного обнаружения объектов-нарушителей определенного вида.The distance between the magnetic dipoles located in each cell of the emitters or meters, in order to increase the reliability of detection of an intruder’s object, it is advisable to choose at least 0.5 m. This condition characterizes the ability to reliably detect intruder objects of a certain type.

В качестве магнитных диполей могут использоваться рамочные антенны или магнитные ферритовые антенны. Максимальный размер L таких антенн предпочтительно выбирается из условия: L<1/4λ, где λ - длина волны электромагнитного сигнала, передаваемого в зону обнаружения объектов.As magnetic dipoles, loop antennas or magnetic ferrite antennas can be used. The maximum size L of such antennas is preferably selected from the condition: L <1 / 4λ, where λ is the wavelength of the electromagnetic signal transmitted to the detection zone of objects.

Далее группа изобретений поясняется описанием примера осуществления способа обнаружения движущихся электропроводящих объектов с помощью устройства, предназначенного для осуществления способа.Further, the group of inventions is illustrated by a description of an example implementation of a method for detecting moving electrically conductive objects using a device for implementing the method.

На прилагаемых чертежах изображено следующее:The accompanying drawings show the following:

на фиг.1 - схема размещения и ориентации магнитных диполей, входящих в состав устройства, относительно срединной линии зоны обнаружения движущихся объектов;figure 1 - layout and orientation of the magnetic dipoles included in the device relative to the midline of the detection zone of moving objects;

на фиг.2 - функциональная схема устройства для обнаружения движущихся объектов;figure 2 is a functional diagram of a device for detecting moving objects;

на фиг.3 - графическая зависимость амплитуды электромагнитного сигнала A(x), излучаемого движущимся объектом, в области зоны обнаружения, расположенной между двумя близлежащими ячейками излучателей и измерителей (x - расстояние между центрами магнитных диполей вдоль срединной линии зоны обнаружения объектов).figure 3 is a graphical dependence of the amplitude of the electromagnetic signal A (x) emitted by a moving object in the region of the detection zone located between two adjacent cells of emitters and meters (x is the distance between the centers of the magnetic dipoles along the midline of the detection zone of objects).

Устройство, предназначенное для обнаружения движущихся электропроводящих объектов, изображенное на фиг.1 и 2 чертежей, содержит излучатели 1 (m₁₁ и m₁₂) и измерители 2 (m₂₁ и m₂₂, m₃₁ и m₃₂) электромагнитного сигнала. Данные излучатели и измерители образуют контролируемый участок зоны обнаружения движущихся электропроводящих объектов. Антенны излучателей 1 и измерителей 2 выполнены в виде магнитных диполей (элементарных контуров электрического тока). Излучатели 1 и измерители 2 соединены с помощью кабелей связи 3 с блоком 4 обработки информации и управления (БОУ). Магнитные диполи размещаются в поверхностном слое грунта на глубине до одного метра и устанавливаются в один ряд вдоль срединной линии 5 зоны обнаружения объектов. Ширина Δl зоны обнаружения движущихся электропроводящих объектов, ограниченной условными границами 6 и 7, составляет ~3 м. Излучатели 1 и измерители 2 сгруппированы вдоль срединной линии 5 в последовательно чередующиеся ячейки излучателей 8 и ячейки измерителей 9 (m₂₁ и m₂₂, m₃₁ и m₃₂). Каждая ячейка излучателей 8 состоит из двух последовательно соединенных излучателей 1 (m₁₁ и m₁₂), a ячейка измерителей 9 - из двух последовательно соединенных измерителей 2 (m₂₁ и m₂₂, m₃₁ и m₃₂).The device for detecting moving electrically conductive objects shown in figures 1 and 2 of the drawings contains emitters 1 (m ₁₁ and m ₁₂ ) and meters 2 (m ₂₁ and m ₂₂ , m ₃₁ and m ₃₂ ) of the electromagnetic signal. These emitters and meters form a controlled area of the detection zone of moving electrically conductive objects. The antennas of the emitters 1 and meters 2 are made in the form of magnetic dipoles (elementary circuits of electric current). The emitters 1 and the meters 2 are connected using communication cables 3 to the unit 4 for information processing and control (BOW). Magnetic dipoles are located in the surface soil layer to a depth of one meter and are installed in one row along the midline 5 of the detection zone of objects. The width Δl of the detection zone of moving electrically conductive objects, limited by conditional boundaries 6 and 7, is ~ 3 m. The emitters 1 and meters 2 are grouped along the midline 5 into sequentially alternating cells of emitters 8 and cells of meters 9 (m ₂₁ and m ₂₂ , m ₃₁ and m ₃₂ ). Each cell of emitters 8 consists of two series-connected emitters 1 (m ₁₁ and m ₁₂ ), and the cell of meters 9 consists of two series-connected meters 2 (m ₂₁ and m ₂₂ , m ₃₁ and m ₃₂ ).

Магнитные диполи (антенны излучателей 1 и антенны измерителей 2) на каждом контролируемом участке зоны обнаружения объектов расположены вдоль срединной линии 5 следующим образом: вектор $\bar{m}$

магнитного момента каждого магнитного диполя расположен в горизонтальной плоскости и ориентирован ортогонально касательной к срединной линии 5 в точке пересечения проекции вектора

\bar{m}

магнитного момента и срединной линии 5. Контролируемый участок зоны обнаружения объектов содержит в рассматриваемом варианте реализации изобретения одну ячейку 8 излучателей и две ячейки 9 измерителей, примыкающие к ячейке 8 излучателей с противоположных сторон.Magnetic dipoles (antennas of emitters 1 and antennas of meters 2) on each controlled area of the detection zone of objects are located along the median line 5 as follows: vector

\bar{m}

magnetic moment of each magnetic dipole is located in the horizontal plane and is oriented orthogonally tangent to the midline 5 at the intersection of the projection of the vector

\bar{m}

magnetic moment and the midline 5. The monitored section of the object detection zone contains, in the considered embodiment, one emitter cell 8 and two meter cells 9 adjacent to the emitter cell 8 from opposite sides.

Расстояние S₁₃ между магнитными диполями (антеннами) излучателя 1 (m₁₁) и измерителя 2 (m₃₁), расположенного в ячейке измерителей, примыкающей к выбранному излучателю, и наиболее удаленного от выбранного излучателя (m₁₁), равно 4 м. Расстояние S₁₂ между магнитными диполями излучателя 1 (m₁₁) и близлежащего измерителя 2 (m₂₁), расположенного в ячейке измерителей, примыкающей ко второму излучателю ячейки излучателей, в которой расположен выбранный излучатель, в рассматриваемом примере также составляет 4 м. Данные расстояния выбираются в соответствии с условием: 2 м≤S₁₂ (S₁₃)≥6 м.The distance S ₁₃ between the magnetic dipoles (antennas) of the emitter 1 (m ₁₁ ) and the meter 2 (m ₃₁ ) located in the cell of the meters adjacent to the selected emitter and the farthest from the selected emitter (m ₁₁ ) is 4 m. The distance S ₁₂ between the magnetic dipoles of the emitter 1 (m ₁₁ ) and the adjacent meter 2 (m ₂₁ ) located in the meter cell adjacent to the second emitter of the emitter cell in which the selected emitter is located, in this example is also 4 m. These distances are selected in accordance with the condition: 2 m≤S ₁₂ (S ₁₃ ) ≥6 m.

Расстояния S₁₁ между магнитными диполями (антеннами), расположенными в каждой ячейке излучателей 1 (m₁₁ и m₁₂), выбирается равным 2 м в соответствии с условием: S₁₁≥0,5 м. Аналогичным образом выбираются расстояния S₂₂ и S₃₃ между магнитными диполями (антеннами), расположенными в каждой ячейке измерителей 2. Расстояние S₂₂ и S₃₃ выбираются равными 2 м в соответствии с условием: S₂₂(S₃₃)≥0,5 м.The distances S ₁₁ between the magnetic dipoles (antennas) located in each cell of the emitters 1 (m ₁₁ and m ₁₂ ) are chosen equal to 2 m in accordance with the condition: S ₁₁ ≥0.5 m. The distances S ₂₂ and S ₃₃ are similarly selected between the magnetic dipoles (antennas) located in each cell of the meters 2. The distance S ₂₂ and S ₃₃ are chosen equal to 2 m in accordance with the condition: S ₂₂ (S ₃₃ ) ≥0.5 m.

БОУ 4, функциональная схема которого изображена на фиг.2 чертежей, содержит два генератора рабочих частот (ГРЧ) 10 и 11, смеситель 12 сигналов ГРЧ, модуль 13 подключения излучателей и измерителей (МПИ), модуль 14 синхронизации управляющих сигналов (МС), модуль 15 численной обработки сигналов (МОС), модуль 16 анализа информации (МАИ) и тракт обработки сигналов измерителей.BOU 4, the functional diagram of which is shown in figure 2 of the drawings, contains two operating frequency generators (TGF) 10 and 11, a mixer 12 of the TGF signals, a module 13 for connecting emitters and meters (MPI), a module 14 for synchronizing control signals (MS), a module 15 numerical signal processing (MOS), module 16 information analysis (MAI) and the signal processing path of the meters.

В состав тракта обработки сигналов измерителей входит фазовращатель 17 и два квадратурных канала обработки сигналов. Первый квадратурный канал содержит последовательно соединенные смеситель сигналов 18, фильтр 19 низких частот (ФНЧ), аналогово-цифровой преобразователь 20 (АЦП) и цифровой полосовой фильтр 21 (ЦПФ). Второй квадратурный канал обработки сигналов содержит последовательно соединенные смеситель сигналов 22, фильтр 23 низких частот (ФНЧ), аналогово-цифровой преобразователь 24 (АЦП) и цифровой полосовой фильтр 25 (ЦПФ). Первые входы смесителей сигналов 18 и 22 служат входом тракта обработки сигналов измерителей и подключены к выходам работающих измерителей 2. Второй вход смесителя сигналов 18 первого квадратурного канала соединен с выходом смесителя сигналов 12. Второй вход смесителя сигналов 22 второго квадратурного канала соединен с выходом фазовращателя 17, вход которого подключен к выходу смесителя сигналов 12.The meter signal processing path includes a phase shifter 17 and two quadrature signal processing channels. The first quadrature channel contains a series-connected signal mixer 18, a low-pass filter (low-pass filter) 19, an analog-to-digital converter 20 (ADC) and a digital band-pass filter 21 (PSC). The second quadrature channel for signal processing contains a series-connected signal mixer 22, a low-pass filter (low-pass filter) 23, an analog-to-digital converter 24 (ADC) and a digital band-pass filter 25 (PSC). The first inputs of the signal mixers 18 and 22 serve as the input of the signal processing path of the meters and are connected to the outputs of the working meters 2. The second input of the signal mixer 18 of the first quadrature channel is connected to the output of the signal mixer 12. The second input of the signal mixer 22 of the second quadrature channel is connected to the output of the phase shifter 17, the input of which is connected to the output of the signal mixer 12.

Излучатели 1 и измерители 2 снабжены блоками включения 26 и 27 (БВ). Первый выход первого ГРЧ 10 подключен к излучателям 1. Первый выход второго ГРЧ 11 подключен к измерителям 2. Вторые выходы первого и второго ГРЧ 10 и 11 соединены с входами смесителя 12 сигналов ГРЧ. Выход смесителя 12 связан с трактом обработки сигналов измерителей. Первый выход МС 14 подключен к входу МПИ 13. Выход МПИ 13 соединен с входами БВ 26 и 27. Второй выход МС 14 подключен к первому входу МОС 15. Управляющий вход МС 12 связан с выходом смесителя сигналов 12. Выход тракта обработки сигналов измерителей соединен со вторым входом МОС 15. Выход МОС 15 подключен к входу МАИ 16.Emitters 1 and meters 2 are equipped with switching units 26 and 27 (BV). The first output of the first HGF 10 is connected to the emitters 1. The first output of the second HGF 11 is connected to the meters 2. The second outputs of the first and second HGF 10 and 11 are connected to the inputs of the mixer 12 of the HGF signals. The output of the mixer 12 is connected to the signal processing path of the meters. The first output of the MS 14 is connected to the input of the MPI 13. The output of the MPI 13 is connected to the inputs of the BV 26 and 27. The second output of the MS 14 is connected to the first input of the MOS 15. The control input of the MS 12 is connected to the output of the signal mixer 12. The output of the signal processing path of the meters is connected to the second input of MOS 15. The output of MOS 15 is connected to the input of MAI 16.

Каждый излучатель 1 снабжен усилителем сигнала 28 (УС) с двумя входами. Первый вход УС 28 служит входом излучателя 1 и соединен с выходом первого ГРЧ 10. Второй вход УС 28 подключен к выходу БВ 26. Выход УС 28 соединен с рамочной антенной 29 (PA).Each emitter 1 is equipped with a signal amplifier 28 (CSS) with two inputs. The first input of the DC 28 serves as the input of the emitter 1 and is connected to the output of the first HGF 10. The second input of the DC 28 is connected to the output of the BV 26. The output of the DC 28 is connected to the frame antenna 29 (PA).

Каждый измеритель 2 снабжен смесителем сигналов 30 и полосовым фильтром 31 (ПФ). Первый вход смесителя сигналов 30 соединен с РА 32. Второй вход смесителя сигналов 30 подключен к выходу второго ГРЧ 11. Выход смесителя сигналов 30 соединен с входом ПФ 31, выход которого служит выходом измерителя 2. Выход ПФ 31 соединен с первыми входами смесителей 18 и 22 квадратурных каналов обработки сигналов.Each meter 2 is equipped with a signal mixer 30 and a band-pass filter 31 (PF). The first input of the signal mixer 30 is connected to the RA 32. The second input of the signal mixer 30 is connected to the output of the second HGF 11. The output of the signal mixer 30 is connected to the input of the PF 31, the output of which serves as the output of the meter 2. The output of the PF 31 is connected to the first inputs of the mixers 18 and 22 quadrature signal processing channels.

Излучатели 1 и измерители 2 с РА 29 и 32 располагаются в зоне обнаружения движущихся электропроводящих объектов 33 (ДЭО), пересекающих охраняемый рубеж. В качестве магнитных диполей, выполняющих функции антенн излучателей 1 и измерителей 2, в рассматриваемом примере выполнения устройства используются рамочные антенны. РА 29 и 32 имеют форму квадрата со стороной, равной 8 см. Размеры антенн 29 и 32 выбраны из следующего условия: L<1/4λ, где L - максимальный размер рамочной антенны, λ=10 м - длина волны электромагнитного сигнала, передаваемого в зону обнаружения объектов. При этом характерный размер D объекта, подлежащего обнаружению, может быть существенно меньше длины волны λ: D<<λ. В рассматриваемом примере осуществления изобретения характерный размер ДЭО 33 вдоль срединной линии зоны обнаружения составляет ~0,5 м.Emitters 1 and meters 2 with RA 29 and 32 are located in the detection zone of moving electrically conductive objects 33 (DEO) crossing the guarded line. As magnetic dipoles, which perform the functions of the antennas of the emitters 1 and meters 2, in the considered example of the device, frame antennas are used. RA 29 and 32 are square in shape with a side equal to 8 cm. Antenna sizes 29 and 32 are selected from the following condition: L <1 / 4λ, where L is the maximum size of the loop antenna, λ = 10 m is the wavelength of the electromagnetic signal transmitted to object detection zone. In this case, the characteristic size D of the object to be detected can be significantly less than the wavelength λ: D << λ. In this example embodiment, the characteristic size of DEO 33 along the midline of the detection zone is ~ 0.5 m.

Работа устройства, предназначенного для реализации способа обнаружения движущихся электропроводящих объектов, осуществляется следующим образом.The operation of the device designed to implement the method of detecting moving electrically conductive objects is as follows.

Герметичные контейнеры, в которых размещаются излучатели 1 и измерители 2, устанавливаются в поверхностном слое грунта вдоль срединной линии 5 зоны обнаружения объектов, ограниченной условными границами 6 и 7 (см. фиг.1). Измерители 1 и излучатели 2 соединяются кабелями связи 3 и подключаются к БОУ 4. Размещение излучателей и измерителей производят в один ряд в виде последовательно чередующихся ячеек излучателей и ячеек измерителей. Через РА 29 производится передача электромагнитных сигналов с частотой F₀=30 МГц в зону обнаружения ДЭО 33. Прием электромагнитных сигналов, переизлученных движущимся электропроводящих объектом 33, производится с помощью РА 32, входящих в состав измерителей.Sealed containers in which emitters 1 and meters 2 are placed are installed in the surface soil along the midline 5 of the object detection zone, limited by conditional boundaries 6 and 7 (see figure 1). The meters 1 and emitters 2 are connected by communication cables 3 and connected to the BOU 4. The emitters and meters are placed in a single row in the form of sequentially alternating cells of emitters and meter cells. Through RA 29, electromagnetic signals with a frequency of F ₀ = 30 MHz are transmitted to the detection zone of DEO 33. Reception of electromagnetic signals re-emitted by a moving electrically conductive object 33 is carried out using RA 32, which are part of the meters.

Использование в качестве антенн, входящих в состав излучателей и измерителей, магнитных диполей, выполненных в виде рамочных антенн, позволяет существенно снизить зависимость параметров антенн от состояния окружающей среды. За счет применения магнитных диполей излучатели и измерители могут размещаться в среде с медленно изменяющимися электрическими параметрами: в промокающем грунте, на мелководье, в траве, вблизи кустарников и т.п.The use of magnetic dipoles made in the form of loop antennas as antennas that are part of the emitters and meters, can significantly reduce the dependence of the parameters of the antennas on the environment. Due to the use of magnetic dipoles, emitters and meters can be placed in an environment with slowly changing electrical parameters: in wet soil, in shallow water, in grass, near shrubs, etc.

Движущиеся биообъекты, обладающие высокой диэлектрической проницаемостью (ε≥80) и отличной от нуля электрической проводимостью (G_уд≥0,5 См/м), поляризуются в излучаемом высокочастотном электромагнитном поле и, вследствие этого, становятся вторичными излучателями электромагнитного поля. Параметры вторичного электромагнитного поля связаны с геометрическими размерами ДЭО и его местоположением относительно антенн излучателей и измерителей. Суперпозиция электромагнитных сигналов в зоне обнаружения движущихся объектов носит сложный интерференционный характер. Регистрация суперпозиции первичного (излучаемого) и вторичного (переизлучаемого) электромагнитных полей производится с помощью измерителей 2. Обработка зарегистрированных электромагнитных сигналов осуществляется в БОУ 4. По результатам измерений и сравнения обработанных электромагнитных сигналов с пороговым значением определяется наличие ДЭО и их местоположение.Moving biological objects with high dielectric constant (ε≥80) and non-zero electrical conductivity (G _beats ≥0.5 S / m) are polarized in the emitted high-frequency electromagnetic field and, as a result, become secondary emitters of the electromagnetic field. The parameters of the secondary electromagnetic field are associated with the geometric dimensions of the DEO and its location relative to the antennas of the emitters and meters. The superposition of electromagnetic signals in the detection zone of moving objects is of a complex interference character. The superposition of the primary (emitted) and secondary (re-emitted) electromagnetic fields is recorded using meters 2. Processing of registered electromagnetic signals is carried out in the BOU 4. Based on the results of measurements and comparison of the processed electromagnetic signals with a threshold value, the presence of DEO and their location are determined.

Ширина Δl зоны обнаружения движущихся электропроводящих объектов, ограниченная условными границами 6 и 7, определяет условия работы устройства в режиме с «узкой» зоной обнаружения. В рассматриваемом примере реализации изобретения Δl=3 м. В данном режиме работы при пересечении охраняемого рубежа объектом-нарушителем непосредственно над излучателями 1 и измерителями 2 возникают узкие пространственные зоны («коридоры») с минимальным (близким к нулевому значению) уровнем сигнала. Ширина таких зон соизмерима с характерным размером биообъекта-нарушителя (D≅0,5 м) вдоль срединной линии зоны обнаружения. При пересечении объектом-нарушителем зоны обнаружения через «коридоры», в которых проявляется низкая чувствительность устройства, существенно снижается вероятность обнаружения ДЭО. Для исключения потери чувствительности устройства и пропуска объекта-нарушителя через охраняемый рубеж без соответствующей сигнализации в процессе работы устройства образуются взаимно перекрывающиеся области обнаружения ДЭО.The width Δl of the detection zone of moving electrically conductive objects, limited by conditional boundaries 6 and 7, determines the operating conditions of the device in the mode with a "narrow" detection zone. In this example of implementation of the invention, Δl = 3 m. In this mode of operation, when a guarded object crosses a protected line directly above emitters 1 and meters 2, narrow spatial zones (“corridors”) arise with a minimum (close to zero) signal level. The width of such zones is comparable with the characteristic size of the intruder biological object (D≅0.5 m) along the midline of the detection zone. When the intruder crosses the detection zone through the "corridors" in which the low sensitivity of the device is manifested, the probability of detecting DEO is significantly reduced. To eliminate the loss of sensitivity of the device and the admission of the intruder through the guarded line without appropriate signaling, mutually overlapping DEO detection areas are formed during the operation of the device.

Образование перекрывающихся областей обнаружения реализуется посредством определенной последовательности включения и выключения излучателей 1 и измерителей 2 на каждом контролируемом участке зоны обнаружения. Передачу электромагнитного сигнала на контролируемом участке в каждый момент времени осуществляют с помощью одного излучателя, расположенного в выбранной ячейке излучателей. Прием электромагнитного сигнала производят через измерители, находящихся в двух ячейках измерителей, примыкающих к выбранной ячейке излучателей, в которой расположен работающий излучатель. Первоначально включают первый излучатель 1 (m₁₁) в выбранной ячейке излучателей (см. фиг.1). Прием электромагнитного сигнала производят раздельно с помощью двух измерителей 2 (m₃₁ и m₂₁), расположенных на расстояниях S₁₃ и S₁₂ от выбранного излучателя 1 (m₁₁). Первый из работающих измерителей m₃₁ расположен в ячейке измерителей, примыкающей к первому излучателю m₁₁, и наиболее удален от первого работающего излучателя m₁₁. Второй работающий измеритель m₂₁ расположен в противоположной ячейке измерителей, примыкающей ко второму излучателю m₁₂ в выбранной ячейке излучателей.The formation of overlapping detection areas is realized by means of a certain sequence of turning on and off the emitters 1 and the meters 2 in each controlled area of the detection zone. The transmission of the electromagnetic signal in the controlled area at each time is carried out using one emitter located in the selected cell emitters. The electromagnetic signal is received through meters located in two cells of the meters adjacent to the selected cell of the emitters, in which the working emitter is located. Initially turn on the first emitter 1 (m ₁₁ ) in the selected cell emitters (see figure 1). The electromagnetic signal is received separately using two meters 2 (m ₃₁ and m ₂₁ ) located at distances S ₁₃ and S ₁₂ from the selected emitter 1 (m ₁₁ ). The first of the operating meters m ₃₁ is located in the cell of the meters adjacent to the first emitter m ₁₁ and is the most distant from the first working emitter m ₁₁ . The second working meter m ₂₁ is located in the opposite cell of the meters adjacent to the second emitter m ₁₂ in the selected cell of the emitters.

После прекращения передачи и приема электромагнитного сигнала, передаваемого первым излучателем m₁₁, включают второй излучатель m₁₂ в выбранной ячейке излучателей. Прием сигнала в этом случае также производят с помощью двух измерителей 2 (m₂₂ и m₃₃). Первый работающий измеритель m₂₂ расположен в ячейке измерителей, примыкающей ко второму излучателю m₁₂, и наиболее удален от второго излучателя m₁₂. Второй работающий измеритель m₃₂ находится в противоположной ячейке измерителей, примыкающей к первому излучателю m₁₁, который в текущий момент времени выключен и не работает. Из двух измерителей 2 (m₃₁ и m₃₂), расположенных в данной ячейке, в качестве второго измерителя, работающего в рассматриваемый момент времени, используется измеритель m₃₂, близлежащий по отношению ко второму излучателю m₁₂.After the transmission and reception of the electromagnetic signal transmitted by the first emitter m _{11 are} stopped, the second emitter m _{12 is} turned _on in the selected emitter cell. In this case, the signal is also received using two meters 2 (m ₂₂ and m ₃₃ ). The first working meter m ₂₂ is located in the cell of the meters adjacent to the second emitter m ₁₂ and is farthest from the second emitter m ₁₂ . The second working meter m ₃₂ is located in the opposite cell of the meters adjacent to the first emitter m ₁₁ , which is currently turned off and does not work. Of the two meters 2 (m ₃₁ and m ₃₂ ) located in this cell, as the second meter operating at the moment in time, the meter m _{32 is used} , which is adjacent to the second emitter m ₁₂ .

Вследствие использования указанной последовательности включения магнитных диполей регистрируются парные сигналы при включении одного излучателя 1, расположенного в выбранной ячейке излучателей. Область 34 пониженной чувствительности сигнала над измерителем m₂₁, которая образуется при включении первого излучателя m₁₁, расположена непосредственно над первым измерителем m₂₁ в ячейке измерителей и соразмерна с характерным размером ДЭО D≅0,5 м (см. фиг.3 чертежей). Амплитуда A(x) электромагнитного сигнала 35, генерируемого первым излучателем m₁₁ в ячейке излучателей, в области 34 снижается до нулевого значения. При последующем включении второго излучателя m₁₂ область 34 пониженной чувствительности сигнала перекрывается электромагнитным сигналом 36, генерируемым вторым излучателем m₁₂. Амплитуда A(x) электромагнитного сигнала 36 в области, расположенной непосредственно над первым измерителем m₁₁, в данный момент времени имеет близкое к максимальному значение.Due to the use of the indicated sequence of switching on magnetic dipoles, pair signals are recorded when one emitter 1 is located, located in the selected cell of the emitters. The region 34 of reduced signal sensitivity above the meter m ₂₁ , which is formed when the first emitter m ₁₁ is turned _on , is located directly above the first meter m ₂₁ in the meter cell and is commensurate with the characteristic DEO size D≅0.5 m (see FIG. 3 of the drawings). The amplitude A (x) of the electromagnetic signal 35 generated by the first emitter m ₁₁ in the cell of the emitters, in the region 34 is reduced to zero. When the second emitter m _{12 is} subsequently turned _{on, the} region 34 of reduced signal sensitivity is blocked by the electromagnetic signal 36 generated by the second emitter m ₁₂ . The amplitude A (x) of the electromagnetic signal 36 in the area located directly above the first meter m ₁₁ , at a given time, is close to the maximum value.

Следует отметить, что при включении второго излучателя m₁₂ непосредственно над излучателем образуется область 37 пониженной чувствительности сигнала (см. фиг.3 чертежей). В данный момент времени амплитуда A(x) электромагнитного сигнала 36 в области 37 близка к нулевому значению. Однако при включении первого излучателя m₁₁, находящегося в выбранной ячейке излучателей, область 37 перекрывается электромагнитным сигналом 35, амплитуда A(x) которого над областью 37 имеет близкое к максимальному значение. Таким образом, при последовательном включении двух излучателей m₁₁ и m₁₂, расположенных в одной ячейке излучателей, в каждой из двух примыкающих ячеек измерителей регистрируются два электромагнитных сигнала 35 и 36, которые взаимно перекрывают области 34 и 37 пониженной чувствительности сигнала, расположенные непосредственно над магнитными диполями. В результате реализации указанного алгоритма включения магнитных диполей электромагнитные сигналы, зарегистрированные на каждом контролируемом участке охраняемого рубежа, в совокупности содержат полный объем информации, который необходим для обнаружения ДЭО. За счет синхронизации работы измерителей с работой излучателей осуществляется раздельный прием сигналов от каждого работающего излучателя. При этом в каждый момент времени на контролируемом участке охраняемого рубежа работает только один излучатель. Последующий сравнительный анализ обработанных сигналов, полученных от различных измерителей, позволяет достоверно обнаруживать ДЭО, пересекающие охраняемый рубеж, и выделять объекты-нарушители, обладающие определенными параметрами.It should be noted that when you turn on the second emitter m ₁₂ immediately above the emitter, an area 37 of reduced signal sensitivity is formed (see figure 3 of the drawings). At this point in time, the amplitude A (x) of the electromagnetic signal 36 in region 37 is close to zero. However, when you turn on the first emitter m ₁₁ located in the selected cell emitters, the region 37 is blocked by an electromagnetic signal 35, the amplitude A (x) of which over the region 37 is close to the maximum value. Thus, when two emitters m ₁₁ and m ₁₂ are located in series in one emitter cell, two electromagnetic signals 35 and 36 are recorded in each of the two adjacent meter cells, which mutually overlap areas of reduced signal sensitivity 34 and 37, located directly above the magnetic dipoles. As a result of the implementation of the indicated algorithm for switching on magnetic dipoles, the electromagnetic signals recorded at each controlled area of the guarded boundary together contain the full amount of information that is necessary for the detection of DEO. Due to the synchronization of the operation of the meters with the work of the emitters, separate reception of signals from each working emitter is carried out. Moreover, at each moment of time, only one emitter is operating in a controlled area of the guarded line. The subsequent comparative analysis of the processed signals received from various meters makes it possible to reliably detect DEOs crossing the guarded line and to identify intruder objects with certain parameters.

Процесс передачи и приема электромагнитного сигнала периодически повторяют для всех ячеек излучателей 1 и измерителей 2 каждого контролируемого участка зоны обнаружения. Частота включения излучателей и измерителей в рассматриваемом примере реализации изобретения составляет 100 Гц. Наличие ДЭО и их местоположение относительно границы охраняемого рубежа определяется с помощью БОУ 4 путем сравнения электромагнитных сигналов, зарегистрированных при включении первого и второго излучателей каждой ячейки излучателей, с пороговым значением сигнала.The process of transmitting and receiving an electromagnetic signal is periodically repeated for all cells of the emitters 1 and meters 2 of each monitored portion of the detection zone. The switching frequency of the emitters and meters in this example implementation of the invention is 100 Hz. The presence of DEO and their location relative to the border of the protected line is determined using BOU 4 by comparing the electromagnetic signals recorded when the first and second emitters of each cell of the emitters are turned on, with a threshold signal value.

Описанная выше последовательность включения и выключения излучателей и измерителей, а также процесс обработки зарегистрированных сигналов осуществляется с помощью устройства для обнаружения ДЭО, функциональная схема которого изображена на фиг.2 чертежей.The above-described sequence of turning on and off the emitters and meters, as well as the processing of the registered signals is carried out using a device for detecting DEO, the functional diagram of which is shown in figure 2 of the drawings.

Управление работой излучателей 1 и измерителей 2, коммутация регистрируемых сигналов и их обработка осуществляется в БОУ 4. При включении устройства ГРЧ 10 и 11, входящие в состав БОУ 4, начинают вырабатывать опорные сигналы с частотами F₀ и F₁ соответственно. Сигналы с частотой F₀, вырабатываемые первым ГРЧ 10, поступают в излучатели 1 через первый вход УС 28. Сигналы с частотой F₁, вырабатываемые вторым ГРЧ 11, поступают в измерители 2 через второй вход смесителя сигналов 30. Одновременно сигналы с частотами F₀ и F₁ со вторых выходов ГРЧ 10 и 11 передаются на входы смесителя сигналов 12. Выделенный сигнал с разностной частотой f₀=F₀-F₁поступает с выхода смесителя сигналов 12 на входы квадратурных каналов тракта обработки сигналов. С помощью фазовращателя 17 производится фазовый сдвиг сигнала, который направляется в смеситель сигналов 18 первого квадратурного канала. В результате в тракте обработки сигналов формируются два опорных сигнала с частотой f₀ и относительным фазовым сдвигом π/2. Данные опорные сигналы в дальнейшем используются для выделения квадратурных составляющих принимаемого сигнала.The operation of the emitters 1 and meters 2, the switching of the recorded signals and their processing is carried out in the BOW 4. When you turn on the device hdh 10 and 11, which are part of the BOW 4, begin to generate reference signals with frequencies F ₀ and F ₁ respectively. Signals with a frequency of F ₀ generated by the first hdp 10 are supplied to the emitters 1 through the first input of the DC 28. Signals with a frequency of f ₁ generated by the second hdf 11 are fed to the meters 2 through the second input of the signal mixer 30. Simultaneously, the signals with frequencies F ₀ F ₁ from the second outputs of the hGH 10 and 11 are transmitted to the inputs of the signal mixer 12. The selected signal with a difference frequency f ₀ = F ₀ -F _{1 is} supplied from the output of the signal mixer 12 to the inputs of the quadrature channels of the signal processing path. Using the phase shifter 17, a phase shift of the signal is produced, which is sent to the signal mixer 18 of the first quadrature channel. As a result, two reference signals with a frequency f ₀ and a relative phase shift π / 2 are formed in the signal processing path. These reference signals are further used to highlight the quadrature components of the received signal.

Сигнал, вырабатываемый МС 14, используется в качестве управляющего сигнала Т, посредством которого обеспечивается включение в каждый момент времени одного излучателя 1 и двух измерителей 2, расположенных в ячейках измерителей, примыкающих к ячейке излучателей, в которой находится работающий излучатель 1. Управляющий сигнал Т с первого выхода МС 14 поступает на вход МПИ 13, который вырабатывает управляющие сигналы t, передаваемые непосредственно на входы БВ 26 и 27, с помощью которых осуществляется приведение в активное состояние (включение) выбранного излучателя 1 и двух выбранных измерителей 2. Все остальные излучатели и измерители на контролируемом участке зоны обнаружения в текущий момент времени переводятся в пассивное (выключенное) состояние. Управляющий сигнал Т со второго выхода МС 14 передается на управляющий вход МОС 15 с целью синхронизации процесса обработки принимаемого электромагнитного сигнала.The signal generated by the MS 14 is used as a control signal T, by means of which one emitter 1 and two meters 2 are located at each moment of time, located in the cells of the meters adjacent to the cell of the radiators in which the working emitter is located 1. The control signal T s the first output of the MS 14 is fed to the input of the MPI 13, which generates control signals t transmitted directly to the inputs of the BV 26 and 27, through which the active state (inclusion) is selected the wound emitter 1 and two selected meters 2. All other emitters and meters in the monitored area of the detection zone are currently in the passive (off) state. The control signal T from the second output of the MS 14 is transmitted to the control input of the MOC 15 in order to synchronize the processing of the received electromagnetic signal.

В выбранном (работающем) излучателе 1 по сигналу, генерируемому БВ 26, производится включение УС 28, с помощью которого осуществляется усиление опорного сигнала с частотой F₀ до заданного уровня мощности. Усиленный сигнал излучается в окружающее пространство с помощью РА 29. За счет ориентации магнитного диполя (РА 29) таким образом, что вектор $\bar{m}$

магнитного момента диполя расположен в горизонтальной плоскости и направлен ортогонально касательной к срединной линии 5 зоны обнаружения объектов в точке пересечения проекции вектора

\bar{m}

и срединной линии 5 зоны обнаружения объектов, на контролируемом участке зоны обнаружения формируется поле излучения с амплитудой сигнала A(x), изменяющейся в зависимости расстояния x от центра магнитного диполя (см. фиг.1 и 3 чертежей).In the selected (working) emitter 1, according to the signal generated by the BV 26, the US 28 is turned on, with which the reference signal is amplified with a frequency of F ₀ to a given power level. The amplified signal is radiated into the surrounding space using RA 29. Due to the orientation of the magnetic dipole (RA 29) so that the vector

\bar{m}

dipole magnetic moment is located in the horizontal plane and is directed orthogonally tangent to the median line 5 of the zone of detection of objects at the intersection of the projection of the vector

\bar{m}

and the middle line 5 of the detection zone of objects, a radiation field with a signal amplitude A (x), which varies depending on the distance x from the center of the magnetic dipole, is formed in a controlled area of the detection zone (see figures 1 and 3 of the drawings).

При включении двух выбранных измерителей 2, расположенных в ячейках измерителей, примыкающих к ячейке излучателей, в которой находится работающий излучатель, электромагнитный сигнал, принимаемый РА 32, поступает через первый вход в смеситель сигналов 30. При этом через второй вход в смеситель сигналов 30 передается опорный сигнал с частотой F₁, который вырабатывается вторым ГРЧ 11. Следует отметить, что принимаемый сигнал с частотой F₀ представляет собой суперпозицию излучаемого электромагнитного сигнала с амплитудой A(x) и вторичного электромагнитного сигнала, переизлучаемого ДЭО 33. Принимаемый сигнал, перемножаясь в смесителе сигналов 30 с опорным сигналом, имеющим частоту F₁, преобразуется после частотной фильтрации в ПФ 31 в выделенный сигнал разностной частоты f₀=F₀-F₁. Включение ПФ 31 производится управляющим сигналом, вырабатываемым БВ 27. После фильтрации сигнал передается на вход тракта обработки сигнала, входящего в состав БОУ 4.When you turn on two selected meters 2 located in the cells of the meters adjacent to the cell of the emitters in which the working emitter is located, the electromagnetic signal received by the RA 32 is transmitted through the first input to the signal mixer 30. In this case, the reference signal is transmitted through the second input to the signal mixer 30 signal of frequency F _1, which produces a second hGH 11. it should be noted that the signal with the frequency F ₀ is a superposition of the radiated electromagnetic signal with the amplitude a (x) and secondary RE magnetic signal reemitted DEO 33. The received signal by multiplying the signal in mixer 30 with a reference signal having a frequency F _1, after converted frequency filtering in the PD 31 in the extracted signal of the difference frequency f ₀ = F ₀ -F _1. The PF 31 is turned on by the control signal generated by the BV 27. After filtering, the signal is transmitted to the input of the signal processing path, which is part of the BOW 4.

В БОУ 4 сигнал разностной частоты f₀=F₀-F₁ разделяется в квадратурных каналах обработки сигналов на две составляющие, представляющие собой проекции A_X и A_Y принимаемого измерителем сигнала A. Для этого опорный сигнал с частотой f₀, передаваемый на второй вход смесителя сигналов 22 второго квадратурного канала, приобретает фазовый сдвиг на π/2 с помощью фазовращателя 17. Процесс формирования двух составляющих принимаемого сигнала осуществляется с помощью смесителей сигналов 18 и 22 соответственно первого и второго квадратурного канала обработки сигналов. Каждая составляющая сигнала A_X и A_Y проходит аналоговую фильтрацию в ФНЧ 19 и 23 соответственно. После фильтрации составляющие сигнала преобразуются в цифровой вид с помощью АЦП 20 и 24. Затем цифровые сигналы проходят цифровую фильтрацию в ЦПФ 21 и 25, с помощью которых из проекций A_X и A_Y принимаемого сигнала выделяются квадратурные сигналы a и b, характеризующие ДЭО. Частотная фильтрация в ЦПФ 21 и 25 производится в диапазоне от тысячных долей до единиц герц. Данная полоса частот соответствует ожидаемым скоростям объектов, которые подлежат обнаружению. Выделенные цифровые сигналы a и b представляют собой квадратурные составляющие сигнала объекта с разностной частотой f₀.In BOW 4, the differential frequency signal f ₀ = F ₀ -F ₁ is divided into two components in the quadrature channels of signal processing, which are projections A _X and A _{Y of the} signal received by the meter A. For this, the reference signal with a frequency f ₀ transmitted to the second input the signal mixer 22 of the second quadrature channel acquires a phase shift of π / 2 using the phase shifter 17. The process of generating two components of the received signal is performed using the signal mixers 18 and 22 of the first and second quadrature channel, respectively Ki signals. Each component of the signal A _X and A _Y undergoes analog filtering in the low-pass filter 19 and 23, respectively. After filtering, the components of the signal are converted to digital form using the ADCs 20 and 24. Then the digital signals are digitally filtered into the DSCs 21 and 25, by means of which quadrature signals a and b characterizing the DEO are extracted from the projections A _X and A _{Y of the} received signal. Frequency filtering in PPS 21 and 25 is performed in the range from thousandths to units of hertz. This frequency band corresponds to the expected speeds of the objects to be detected. The selected digital signals a and b are the quadrature components of the object signal with a difference frequency f ₀ .

Цифровые сигналы a и b передаются далее на вход в МОС 15, в котором с помощью программных средств расчета производится вычисление модуля М=(а²+b²)^1/2 и фазы Φ=arctg(b/a) принимаемого сигнала. Данные параметры М и Φ в отдельности, а также комбинация параметров М и Ф, полученных от двух измерителей в текущий момент времени, используются в качестве значимых параметров при анализе полученной информации в МАИ 16. Проводимый анализ заключается в сравнении значимых параметров сигналов, полученных от различных пар измерителей 2 на каждом контролируемом участке зоны обнаружения объектов. Обработанные сигналы в текущий момент времени сравниваются с одним или несколькими заранее заданными пороговыми значениями сигнала, которые характеризуют определенные виды движущихся электропроводящих объектов и их размеры. При этом учитывается, что величина регистрируемого сигнала пропорциональна геометрическим размерам (пространственному объему) объекта-нарушителя.The digital signals a and b are then transmitted to the input to the MOS 15, in which using the calculation software the module M = (a ² + b ² ) ^1/2 and the phase Φ = arctg (b / a) of the received signal are calculated. These parameters M and Φ separately, as well as a combination of parameters M and F received from two meters at the current time, are used as significant parameters in the analysis of the received information in MAI 16. The analysis carried out consists in comparing the significant parameters of the signals received from various pairs of meters 2 in each controlled area of the detection zone of objects. The processed signals at the current time are compared with one or more predetermined threshold signal values that characterize certain types of moving electrically conductive objects and their sizes. At the same time, it is taken into account that the magnitude of the recorded signal is proportional to the geometric dimensions (spatial volume) of the intruder object.

По результатам сравнения устанавливается факт нарушения границы охраняемого рубежа и местоположение объекта-нарушителя относительно охраняемого рубежа. Местоположение объекта-нарушителя определяется на основании информации о местоположении излучателя и измерителей, с помощью которых был зафиксирован сигнал с максимальной амплитудой, характеризующей вторичное излучение (переизлучение) объекта-нарушителя. В случае соответствия результатов расчетов исходным данным об объекте-нарушителе МАИ 16 формирует сигнал тревоги и извещает о контролируемом участке зоны обнаружения, на котором произошло нарушение охраняемого рубежа.Based on the results of the comparison, the fact of violation of the border of the protected line and the location of the offending object relative to the protected line is established. The location of the intruder object is determined on the basis of information about the location of the emitter and the meters with which a signal with a maximum amplitude characterizing the secondary radiation (reradiation) of the intruder object was recorded. If the calculation results correspond to the initial data on the intruder object, MAI 16 generates an alarm signal and notifies the controlled area of the detection zone where the guarded line was violated.

Заданный алгоритм работы БОУ 4 совместно со свойствами магнитных диполей, применяемых в качестве антенн излучателей и измерителей, позволяет с высокой достоверностью обнаруживать движущиеся электропроводящие объекты в «узкой» зоне обнаружения с шириной ~3 м. Данный результат связан с селективностью диаграммы направленности магнитных диполей и определенной последовательностью включения магнитных диполей (излучателей и измерителей). Следует отметить, что средство обнаружения движущихся электропроводящих объектов может отстраиваться от помех, создаваемых крупными объектами, перемещающимися вдоль охраняемого рубежа, например электропоездами и протяженными транспортными средствами, и от внешних эфирных помех. Локальная регулировка средства обнаружения может производиться с точностью до расстояния между работающим излучателем и измерителями, принимающими сигнал. За счет контролирования в текущий момент времени работающих излучателей и измерителей место нарушения охраняемого рубежа определяется с точностью до расстояния между работающим излучателем и измерителями, принимающими сигнал.The specified algorithm of operation of BOU 4 together with the properties of magnetic dipoles used as antennas of emitters and meters makes it possible to detect with high reliability moving electrically conductive objects in a "narrow" detection zone with a width of ~ 3 m. This result is related to the selectivity of the magnetic dipole radiation pattern and a certain the sequence of inclusion of magnetic dipoles (emitters and meters). It should be noted that the means of detecting moving electrically conductive objects can be tuned up from interference caused by large objects moving along the guarded line, for example, by electric trains and extended vehicles, and from external airborne interference. Local adjustment of the detection means can be made accurate to the distance between the working emitter and the meters that receive the signal. Due to the monitoring at the current time of the operating emitters and meters, the place of violation of the guarded boundary is determined with accuracy to the distance between the working emitter and meters that receive the signal.

При работе средства обнаружения в соответствии с заданным алгоритмом исключается возможность возникновения пространственных зон пониженной чувствительностью вблизи вертикальных плоскостей, проходящих через векторы магнитных моментов антенн, и достигается равномерное распределение зоны достоверного обнаружения движущегося объекта вдоль всего периметра охраняемого рубежа. Решение данных технических задач обеспечивает требуемый высокий уровень достоверности обнаружения ДЭО, в первую очередь слабо электропроводящих биообъектов. При этом может быть точно определена пространственная область зоны обнаружения, в которой произошло нарушение охраняемого рубежа.When the detection tool operates in accordance with the specified algorithm, the possibility of the appearance of spatial zones with reduced sensitivity near vertical planes passing through the vectors of the magnetic moments of the antennas is eliminated, and a uniform distribution of the zone of reliable detection of a moving object along the entire perimeter of the guarded line is achieved. The solution of these technical problems provides the required high level of reliability of the detection of DEO, primarily weakly conductive biological objects. In this case, the spatial region of the detection zone in which the violation of the guarded boundary occurred can be precisely determined.

Описанный выше пример осуществления изобретения основан на использовании конкретного устройства, предназначенного для осуществления способа обнаружения движущихся электропроводящих объектов, однако возможны и другие варианты осуществления способа обнаружения и выполнения средства обнаружения, основанные на изобретении. Так, в частности, в качестве магнитных диполей могут применяться различные виды магнитных антенн, в том числе магнитные ферритовые антенны. Расстояние между магнитными диполями выбирается в зависимости от характерных размеров объектов, подлежащих обнаружению. Частота повторения циклов передачи и приема электромагнитного сигнала может изменяться в широком диапазоне в зависимости от скорости перемещения объектов относительно границы охраняемого рубежа. Процесс передачи и приема электромагнитного сигнала может периодически повторяться для ячеек излучателей и измерителей, расположенных на одном или нескольких выбранных контролируемых участках зоны обнаружения. Для обработки принимаемого электромагнитного сигнала в зависимости от выбора конкретных значимых параметров сигнала могут применяться различные схемные решения тракта обработки сигналов измерителей. Синхронизация работы излучателей и измерителей, включаемых по заданному алгоритму, может производиться с помощью различных вариантов выполнения схем управления.The above-described exemplary embodiment of the invention is based on the use of a specific device for implementing the method for detecting moving electrically conductive objects, however, other embodiments of the method for detecting and performing detection means based on the invention are also possible. Thus, in particular, various types of magnetic antennas can be used as magnetic dipoles, including magnetic ferrite antennas. The distance between the magnetic dipoles is selected depending on the characteristic sizes of the objects to be detected. The repetition frequency of the cycles of transmission and reception of the electromagnetic signal can vary over a wide range depending on the speed of movement of objects relative to the border of the guarded line. The process of transmitting and receiving an electromagnetic signal can be periodically repeated for the cells of the emitters and meters located in one or more selected controlled areas of the detection zone. To process the received electromagnetic signal, depending on the choice of specific significant signal parameters, various circuit solutions of the signal processing path of the meters can be used. The synchronization of the emitters and meters, included according to a given algorithm, can be done using various options for the implementation of control circuits.

Изобретение может найти широкое применение в системах охранной сигнализации для обнаружения с высокой достоверностью ДЭО как на локальных, так и на протяженных охраняемых рубежах, повторяющих рельеф местности. Способ и устройство, предназначенное для его осуществления, обеспечивают достоверное селективное обнаружение движущихся, обладающих комбинацией параметров: электропроводностью, диэлектрической проницаемостью, пространственными размерами и объемом.The invention can be widely used in burglar alarm systems for detecting DEO with high reliability both at local and long guarded lines repeating the terrain. The method and device intended for its implementation, provide reliable selective detection of moving, having a combination of parameters: electrical conductivity, permittivity, spatial dimensions and volume.

Перечень цифровых и сокращенных буквенных обозначений структурных элементов устройства для обнаружения движущихся электропроводящих объектов и графических элементов, изображенных на фиг.1, 2 и 3 чертежей.The list of digital and abbreviated letter designations of the structural elements of the device for detecting moving electrically conductive objects and graphic elements shown in figures 1, 2 and 3 of the drawings.

1 - излучатель;1 - emitter;

2 - измеритель;2 - meter;

3 - кабели связи;3 - communication cables;

4 - блок обработки информации и управления (БОУ);4 - information processing and control unit (BOW);

5 - срединная линия зоны обнаружения объектов;5 - the midline of the zone of detection of objects;

6 и 7 - границы зоны обнаружения объектов;6 and 7 - the boundaries of the detection zone of objects;

8 - ячейка излучателей;8 - cell emitters;

9 - ячейка измерителей;9 - cell meters;

10 - первый генератор рабочих частот (ГРЧ);10 - the first generator of operating frequencies (hrh);

11 - второй генератор рабочих частот (ГРЧ);11 - the second generator of operating frequencies (hrh);

12 - смеситель сигналов ГРЧ;12 - hGH signal mixer;

13 - модуль подключения излучателей и измерителей (МПИ);13 - module for connecting emitters and meters (MPI);

14 - модуль синхронизации управляющих сигналов (МС);14 - module synchronization of control signals (MS);

15 - модуль численной обработки сигналов (МОС);15 - module for numerical signal processing (MOS);

16 - модуль анализа информации (МАИ);16 - information analysis module (MAI);

17 - фазовращатель;17 - phase shifter;

18 - смеситель сигналов первого квадратурного канала обработки сигналов;18 - signal mixer of the first quadrature channel signal processing;

19 - фильтр низких частот (ФНЧ) первого квадратурного канала обработки сигналов;19 is a low-pass filter (LPF) of the first quadrature channel signal processing;

20 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) первого квадратурного канала обработки сигналов;20 - analog-to-digital Converter (ADC) of the first quadrature channel signal processing;

21 - цифровой полосовой фильтр (ЦПФ) первого квадратурного канала обработки сигналов;21 is a digital bandpass filter (PSC) of the first quadrature channel signal processing;

22 - смеситель сигналов второго квадратурного канала обработки сигналов;22 - signal mixer of the second quadrature channel signal processing;

23 - фильтр низких частот (ФНЧ) второго квадратурного канала обработки сигналов;23 is a low-pass filter (LPF) of the second quadrature channel signal processing;

24 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) второго квадратурного канала обработки сигналов;24 - analog-to-digital Converter (ADC) of the second quadrature channel signal processing;

25 - цифровой полосовой фильтр (ЦПФ) второго квадратурного канала обработки сигналов;25 - digital band-pass filter (PSC) of the second quadrature channel signal processing;

26 - блок включения (БВ) излучателей;26 - block inclusion (BV) emitters;

27 - блок включения (БВ) измерителей;27 - block enable (BV) meters;

28 - усилитель сигналов (УС);28 - signal amplifier (CSS);

29 - рамочная антенна (РА) излучателя;29 - frame antenna (RA) of the emitter;

30 - смеситель сигналов излучателя;30 - mixer signal emitter;

31 - полосовой фильтр (ПФ);31 - band-pass filter (PF);

32 - рамочная антенна (РА) измерителя;32 - loop antenna (RA) of the meter;

33 - движущийся электропроводящий объект (ДЭО);33 - moving conductive object (DEO);

34 - область пониженной чувствительности сигнала над измерителем;34 - area of reduced signal sensitivity above the meter;

35 - электромагнитный сигнал, генерируемый первым излучателем ячейки излучателей;35 - electromagnetic signal generated by the first emitter of the cell emitters;

36 - электромагнитный сигнал, генерируемый вторым излучателем ячейки излучателей;36 - electromagnetic signal generated by the second emitter cell emitters;

37 - область пониженной чувствительности сигнала над излучателем.37 - region of reduced sensitivity of the signal above the emitter.

Claims

1. A method for detecting moving electrically conductive objects, including the placement along the middle line of the detection zone of objects of electromagnetic signal emitters interconnected by a communication cable, and electromagnetic signal meters interconnected by a communication cable, using emitters and meters with antennas made in the form of magnetic dipoles, emitters and meters are installed in one row in the form of sequentially alternating cells of emitters, each of which consists of two followers about connected emitters and meter cells, each of which consists of two series-connected meters, the transmission of electromagnetic signals to the detection zone of objects is carried out using emitters, the reception of electromagnetic signals is carried out using meters, the received electromagnetic signals are processed and the presence of moving electrically conductive signals is determined by the measurement results objects and their location, characterized in that the magnetic dipoles in each controlled area of the detection zone CTs are placed along the midline of the object detection zone in such a way that the magnetic moment vector of each magnetic dipole is located in the horizontal plane and is oriented orthogonally tangent to the median line of the object detection zone at the intersection of the projection of the magnetic moment vector and the median line of the object detection zone, while as At least one emitter cell and two meter cells adjacent to the emitter cell are used in the controlled area of the object detection zone from opposite sides, the transmission of the electromagnetic signal in the controlled area of the detection zone of objects at each time point is carried out using one emitter in the selected cell of the emitters, the reception of the electromagnetic signal is carried out using two meters located in two cells of the meters adjacent to the selected cell of the working emitter, and initially include the first emitter in the selected cell emitters and receive the electromagnetic signal using the most remote from the first transmitter emitter located in the meter cell adjacent to the first emitter, and using a meter adjacent to the first transmitter emitter located in the opposite meter cell adjacent to the second emitter in the selected emitter cell, after the transmission and reception of the electromagnetic signal transmitted by the first emitter, turn on the second emitter in the selected cell emitters and receive the electromagnetic signal using the most remote from the second radiation the meter located in the cell of the meters adjacent to the second emitter, and using a meter adjacent to the second radiator located in the opposite cell of the meters adjacent to the first emitter, and the presence of moving electrically conductive objects and the location of the objects is determined by comparing the electromagnetic signals obtained when turned on the first and second emitters of each cell emitters in a controlled area of the detection zone, with a threshold signal value.

2. The method according to claim 1, characterized in that the process of transmitting and receiving an electromagnetic signal is periodically repeated for all cells of the emitters and meters of each monitored portion of the detection zone.

3. The method according to claim 2, characterized in that the process of transmitting and receiving an electromagnetic signal is periodically repeated with a frequency in the range from 20 Hz to 200 Hz.

4. The method according to claim 1, characterized in that the distance between the magnetic dipole of the emitter, with which the electromagnetic signal is transmitted at a selected time, and the magnetic dipole of each of the two meters, with which the electromagnetic signal is received at a selected time, set in the range from 2 m to 6 m.

5. The method according to claim 1, characterized in that the distance between the magnetic dipoles located in each cell of the emitters or meters, select at least 0.5 m

6. The method according to claim 1, characterized in that the frequency of the transmitted electromagnetic signal is selected in the range from 10 MHz to 40 MHz.

7. The method according to claim 1, characterized in that the frame antennas are used as magnetic dipoles, the maximum size L of which is selected from the condition: L <1 / 4λ, where λ is the wavelength of the electromagnetic signal transmitted to the detection zone of objects.

8. The method according to claim 1, characterized in that magnetic ferrite antennas are used as magnetic dipoles, the maximum size L of which is selected from the condition: L <1 / 4λ, where λ is the wavelength of the electromagnetic signal transmitted to the detection zone of objects.

9. A device for detecting moving electrically conductive objects, including emitters and electromagnetic signal meters with antennas made in the form of magnetic dipoles, an information and control unit and communication cables connecting the emitters and meters with an information and control unit, while emitters and meters are installed along the midline of the detection zone of objects in one row in the form of sequentially alternating cells of emitters, each of which consists of two sequential about connected emitters, and meter cells, each of which consists of two series-connected meters, characterized in that the magnetic dipoles in each controlled section of the object detection zone are placed along the midline of the object detection zone so that the magnetic moment vector of each magnetic dipole is located in horizontal plane and is oriented orthogonally tangent to the midline of the detection zone of objects at the point of intersection of the projection of the magnetic moment vector and among a line of the object detection zone, while the monitored section of the object detection zone contains at least one emitter cell and two meter cells adjacent to the emitter cell on opposite sides, the information processing and control unit contains two operating frequency generators, a signal generator mixer operating frequencies, a module for connecting emitters and meters, a signal processing path for meters, a module for numerical signal processing, an information analysis module, and a synchronization module signals, while the emitters and meters are equipped with switching units, the first output of the first working frequency generator is connected to the emitters, the first output of the second working frequency generator is connected to the meters, the second outputs of the first and second working frequency generator are connected to the inputs of the signal mixer of the working frequency generators, output which is connected with the signal processing path of the meters, the first output of the control signal synchronization module is connected to the input of the module for connecting emitters and meters, in the output of which is connected to the inputs of the switching units of the emitters and meters, the second output of the control signal synchronization module is connected to the first input of the numerical signal processing module, the control input of the control signal synchronization module is connected to the output of the signal mixer of the operating frequency generators, the output of the signal processing channel of the meters is connected to the second input module for numerical signal processing, the output of which is connected to the input of the information analysis module.

10. The device according to claim 9, characterized in that the signal processing path of the meters contains a phase shifter and two quadrature signal processing channels, each of which includes a series-connected signal mixer, a low-pass filter, an analog-to-digital converter and a digital band-pass filter, the first inputs of the signal mixers of the quadrature channels serve as the input of the signal processing path of the meters and are connected to the outputs of the meters, the second input of the signal mixer of the first quadrature channel with it is single with the output of the mixer of the signals of the operating frequency generators, the second input of the mixer of the signals of the second quadrature channel is connected to the output of the phase shifter, the input of which is connected to the output of the mixer of the signals of the operating frequency generators.

11. The device according to claim 10, characterized in that each emitter is equipped with a signal amplifier with two inputs, while the first input of the amplifier serves as the input of the emitter and is connected to the output of the first generator of the operating frequency, the second input of the signal amplifier is connected to the output of the emitter switching unit, and the output of the signal amplifier is connected to a magnetic dipole.

12. The device according to claim 10, characterized in that each meter is equipped with a signal mixer and a bandpass filter, while the first input of the meter signal mixer is connected to a magnetic dipole, the second input of the meter signal mixer is connected to the output of the second operating frequency generator, the output of the meter signal mixer connected to the input of the bandpass filter, the output of which serves as the output of the meter and connected to the first inputs of the mixers of the signals of the quadrature channels.

13. The device according to claim 9, characterized in that the distance between the magnetic dipole of any selected emitter and the magnetic dipole of the meter located in the cell of the meters adjacent to the selected emitter, and the most remote from the selected emitter, and the distance between the magnetic dipole of any selected emitter and the magnetic dipole of a nearby meter located in the meter cell adjacent to the second emitter of the emitter cell in which the selected emitter is located is from 2 m to 6 m.

14. The device according to claim 9, characterized in that the distance between the magnetic dipoles located in each cell of the emitters or meters is at least 0.5 m.

15. The device according to claim 9, characterized in that the frame antennas are used as magnetic dipoles, the maximum size L of which is selected from the condition: L <1 / 4λ, where λ is the wavelength of the electromagnetic signal transmitted to the detection zone of objects.

16. The device according to claim 9, characterized in that magnetic ferrite antennas are used as magnetic dipoles, the maximum size L of which is selected from the condition: L <1 / 4λ, where λ is the wavelength of the electromagnetic signal transmitted to the detection zone of objects.