RU2745658C2 - Method and device for detecting radio-controlled explosive devices usind unmanned aerial vehicle - Google Patents

Method and device for detecting radio-controlled explosive devices usind unmanned aerial vehicle Download PDF

Info

Publication number
RU2745658C2
RU2745658C2 RU2018126377A RU2018126377A RU2745658C2 RU 2745658 C2 RU2745658 C2 RU 2745658C2 RU 2018126377 A RU2018126377 A RU 2018126377A RU 2018126377 A RU2018126377 A RU 2018126377A RU 2745658 C2 RU2745658 C2 RU 2745658C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
search
frequency
nrl
nlr
Prior art date
Application number
RU2018126377A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018126377A (en
RU2018126377A3 (en
Inventor
Игорь Владиленович Анисимов
Артем Николаевич Мазаев
Игорь Валерьевич Парфенцев
Владимир Николаевич Ткач
Никита Владимирович Ткач
Original Assignee
Акционерное общество "Группа Защиты - ЮТТА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Группа Защиты - ЮТТА" filed Critical Акционерное общество "Группа Защиты - ЮТТА"
Priority to RU2018126377A priority Critical patent/RU2745658C2/en
Publication of RU2018126377A publication Critical patent/RU2018126377A/en
Publication of RU2018126377A3 publication Critical patent/RU2018126377A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2745658C2 publication Critical patent/RU2745658C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41HARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H11/00Defence installations; Defence devices
    • F41H11/12Means for clearing land minefields; Systems specially adapted for detection of landmines
    • F41H11/13Systems specially adapted for detection of landmines
    • F41H11/136Magnetic, electromagnetic, acoustic or radiation systems, e.g. ground penetrating radars or metal-detectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42DBLASTING
    • F42D5/00Safety arrangements
    • F42D5/02Locating undetonated charges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/04Systems determining presence of a target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/885Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for ground probing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/887Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons

Abstract

FIELD: radar.
SUBSTANCE: present invention relates to radar, in particular to near-range radar systems (RS) in which non-linear radar (NR) objects containing active radio elements are searched. The method for detecting RED using an unmanned aerial vehicle (UAV) consists in generating and emitting two harmonic signals S1 and S2 in the direction of the RED with frequencies f1 and f2 respectively, and in receiving a reflected signal, synchronous detection of the received signal by means of a reference oscillation S0 of frequency f0 and decision to detect a non-linear-scattering object by comparing the output of the synchronous detector with the threshold. Detection of RED is carried out in two modes: «search» and «listening». In the «search» mode, the search object is irradiated by the NLR, and the response signal is recorded by the operator with the help of the headphones to the ear. In the mode of «listening» NLR emits in the direction of the object of search a modulated signal, the temporal structure of which in the transmitter is formed such that when detecting the useful signal-response the operator hears a characteristic clippy acoustic signal. Furthermore, a shift between the frequency of the received signal and the frequency of the heterodyne of the order of 1 3 kHz is ensured in the receiving part of the NLR, and the response signal acquires an amplitude phase modulation. The response signal is demodulated by means of a linear synchronous detector, preserving the characteristics of the modulated response signal and displaying the amplitude values of the signals on the light signal indicator at a logarithmic scale, by which the operator identifies the search object. The inventive device for carrying out said method consists of hinged UAV equipment consisting of a NLR, a video camera, a GPS module, a data transmission channel and an autonomous information control and display panel. The NLR consists of a transmitter, an antenna system, a duplex filter, a receiver in the second harmonic tract, a third harmonic tract, a reference generator, a switch, a demodulator; a digital module in the two-channel ADC, a processor, a receiver controller, a transmitter controller, a control radio. The NLR uses an antenna system of circular polarization containing three microband antennas for each operating frequency band.
EFFECT: increased range of detection of radar explosive devices (RED).
3 cl, 7 dwg, 1 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным системам (РЛС) ближней радиолокации, в которых нелинейные радиолокаторы (HPЛ), осуществляют поиск объектов, содержащих активные радиоэлементы. Причем отражение от такого объекта поиска происходит на высших гармониках зондирующего сигнала, возникающих при нелинейном преобразовании в активных элементах объекта поиска.The present invention relates to the field of radar, in particular to short-range radar systems (radars), in which nonlinear radars (HPL) search for objects containing active radioelements. Moreover, the reflection from such a search object occurs at the higher harmonics of the probing signal arising during nonlinear transformation in the active elements of the search object.

Актуальность разработки новых радиолокационных способов и устройств обусловлена возрастанием во всем мире угрозы «взрывного» терроризма, а также непрекращающимися военными конфликтами, в ходе которых радиоуправляемые взрывные устройства (РВУ) получают все большее распространение. При этом дальность действия радиолокации обусловливает удаление оператора поиска (персонала) от обнаруживаемых РВУ, достаточное для безопасности жизнедеятельности, в отличие от широко применяемых близкодействующих средств обнаружения взрывных устройств - специальных щупов или активных индукционных металлообнаружителей.The relevance of the development of new radar methods and devices is due to the growing threat of "explosive" terrorism throughout the world, as well as the ongoing military conflicts, during which radio-controlled explosive devices (RWD) are becoming more widespread. At the same time, the range of action of the radar determines the distance of the search operator (personnel) from the detected RVD, sufficient for life safety, in contrast to the widely used short-range means of detecting explosive devices - special probes or active induction metal detectors.

Известно, что для обнаружения скрытых в маскирующей среде РВУ применяются радиолокационные устройства, работающие в определенных режимах локации [1]. Принцип их действия основан на облучении обследуемых объектов короткими радиочастотными импульсами и приеме сигналов откликов (переизлученных сигналов) на частотах второй и третьей гармоник зондирующего излучения.It is known that radar devices operating in certain location modes are used to detect RVD hidden in the masking environment [1]. The principle of their operation is based on the irradiation of the examined objects with short radio frequency pulses and the reception of response signals (re-emitted signals) at the frequencies of the second and third harmonics of the probe radiation.

Сигналы отклики на частотах второй и третьей гармоник зондирующего излучения появляются в результате спектрального преобразования зондирующего сигнала на элементах с нелинейной вольтамперной характеристикой. Такой характеристикой обладают полупроводниковые элементы, входящие в состав радиоэлектронных устройств.The response signals at the frequencies of the second and third harmonics of the probing radiation appear as a result of the spectral transformation of the probing signal on elements with a nonlinear current-voltage characteristic. This characteristic is possessed by semiconductor elements that are part of electronic devices.

При облучении радиоэлектронных устройств в спектре переизлученного сигнала, как правило, преобладают четные гармонические составляющие зондирующего излучения (2-я гармоника), напротив, при облучении контактов металлических предметов, как правило, в спектре переизлученного сигнала преобладают нечетные гармоники (3-я гармоника).When radioelectronic devices are irradiated, the even harmonic components of the probe radiation (2nd harmonic), as a rule, prevail in the spectrum of the re-emitted signal; on the contrary, when the contacts of metal objects are irradiated, as a rule, odd harmonics (3rd harmonic) prevail in the spectrum of the re-emitted signal.

Регистрируя с помощью приемника сигналы на частотах, соответствующих второй и третьей гармоникам, по соотношению их уровней оператор отличает объекты, содержащие электронные схемы с полупроводниковыми элементами от объектов, содержащих металлические контакты.By registering with the help of the receiver signals at frequencies corresponding to the second and third harmonics, the operator distinguishes objects containing electronic circuits with semiconductor elements from objects containing metal contacts by the ratio of their levels.

Известен способ нелинейной локации [2], заключающийся в генерации 2-х гармонических сигналов S1 и S2 с частотами ƒ1 и ƒ2 соответственно, излучении в направлении РВУ 2-х зондирующих сигналов (ЗС), приеме отраженного сигнала, синхронном детектировании принимаемого сигнала с помощью опорного колебания S0 частоты f0 и принятии решения об обнаружении нелинейно-рассеивающего объекта путем сравнения в пороговой схеме мощности выходного сигнала синхронного детектора с порогом.The known method of nonlinear location [2], which consists in the generation of 2 harmonic signals S1 and S2 with frequencies ƒ1 and 2, respectively, the radiation in the direction of the RVU of 2 probing signals (ES), the reception of the reflected signal, synchronous detection of the received signal using the reference fluctuations S0 of frequency f0 and making a decision on the detection of a nonlinearly scattering object by comparing in the threshold circuit the power of the output signal of the synchronous detector with the threshold.

Данный способ реализуется в известном нелинейном радиолокаторе - переносном детекторе нелинейных переходов «NR-900EK», принятом за прототип [2]. Моногармонический зондирующий сигнал, формируемый передатчиком, подается на направленную передающую антенну и излучается в направлении объекта обследования. На нелинейных (полупроводниковых) элементах объекта обследования зондирующий сигнал преобразуется в полигармонический («обогащается» гармониками) и переизлучается.This method is implemented in a well-known nonlinear radar - a portable detector of nonlinear transitions "NR-900EK", taken as a prototype [2]. A monoharmonic sounding signal generated by the transmitter is applied to a directional transmitting antenna and is emitted in the direction of the object to be examined. On nonlinear (semiconductor) elements of the object of examination, the probing signal is converted into a polyharmonic one ("enriched" with harmonics) and re-emitted.

Переизлученный сигнал принимается приемной антенной и поступает на входы приемников, которые выделяют сигналы 2-й и 3-й гармоник частоты зондирования. С приемников выделенные сигналы поступают для дальнейшей обработки в блок обработки. После обработки принятых сигналов в блоке обработки их уровни отображаются на светодиодных индикаторах пульта управления и индикации (СДИ ПУИ). Решение о виде объекта принимается по соотношению уровней сигналов откликов на частотах 2-й и 3-й гармоник частоты зондирования.The re-emitted signal is received by the receiving antenna and fed to the inputs of the receivers, which select the signals of the 2nd and 3rd harmonics of the sounding frequency. The selected signals from the receivers are sent to the processing unit for further processing. After processing the received signals in the processing unit, their levels are displayed on the LED indicators of the control and display panel (SDI PUI). The decision about the type of the object is made according to the ratio of the levels of the response signals at the frequencies of the 2nd and 3rd harmonics of the sounding frequency.

Недостатком прототипа является ограниченная дистанция обнаружения РВУ и как следствие невозможность использования этого НРЛ в комплексе с беспилотным летательным аппаратом.The disadvantage of the prototype is the limited detection distance of the RVU and, as a consequence, the impossibility of using this NRL in conjunction with an unmanned aerial vehicle.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение дальности обнаружения РВУ.The technical result of the proposed invention is to increase the detection range of the RVD.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем:The essence of the proposed method is as follows:

В известный прототип введена опция «Саунд» (или «Sound» - звук, англ.), которая для нового НРЛ предназначена для увеличения дальности обнаружения РВУ за счет психофизиологического явления, связанного со способностью оператора-человека обнаруживать малейшие (в 10 и менее раз) изменения «структуры» или сигнатуры прослушиваемого шума. Временная структура импульсного зондирующего сигнала передатчика (ПРД) формируется так, что при детектировании полезного сигнала-отклика оператор слышит характерный клиппированный акустический сигнал.The known prototype includes the "Sound" option (or "Sound" - sound, English), which for the new NRL is designed to increase the detection range of RVD due to the psychophysiological phenomenon associated with the ability of the human operator to detect the smallest (10 or less times) changes in the "structure" or signature of the audible noise. The temporal structure of the transmitter pulse probing signal (TSP) is formed so that when a useful response signal is detected, the operator hears a characteristic clipped acoustic signal.

В структурной схеме приемной части НРЛ обеспечивается сдвиг между частотой принимаемого сигнала и частотой гетеродина порядка 1…3 кГц. Выигрыш в чувствительности НРЛ обусловлен следующими положениями:In the structural diagram of the receiving part of the NRL, a shift is provided between the frequency of the received signal and the frequency of the local oscillator of the order of 1 ... 3 kHz. The gain in NRL sensitivity is due to the following provisions:

-130 dBm: уровень тепловых (собственных) шумов приемника (ПРМ) используемого НРЛ или уровень чувствительности ПРМ;-130 dBm: the level of thermal (intrinsic) noise of the receiver (Rx) of the used NRL or the sensitivity level of the Rx;

-120 dBm: порог +10 dBm по отношению к собственному шуму ПРМ, - уровень загорания первого светодиода СДИ ПУИ НРЛ;-120 dBm: threshold +10 dBm in relation to the intrinsic noise of the PRM, - the level of lighting of the first LED of the LED PUI NRL;

-110 dBm: порог +20 dBm по отношению к собственному шуму ПРМ, уровень «загорания» 4-го светодиода СДИ ПУИ НРЛ - типовой порог обнаружения РВУ;-110 dBm: threshold +20 dBm in relation to the intrinsic noise of the PRM, the level of "ignition" of the 4th LED LED PUI NRL - the typical detection threshold of the RVU;

-135 dBm - уровень ниже собственного шума, где оператор на слух уже обнаруживает клиппированный тональный сигнал на фоне «стационарного» шума.-135 dBm - the level below inherent noise, where the operator by ear already detects the clipped tone signal against the background of "stationary" noise.

Таким образом, введение опции «Sound» позволяет увеличить «виртуальную» чувствительность НРЛ приблизительно на 25 dBm. Это по предварительной оценке должно приводить к увеличению дальности обнаружения РВУ не менее, чем на 50%.Thus, the introduction of the "Sound" option allows increasing the "virtual" NRL sensitivity by approximately 25 dBm. According to preliminary estimates, this should lead to an increase in the detection range of RVD by at least 50%.

НРЛ имеет два режима работы - «Поиск» и «Прослушивание».NRL has two modes of operation - "Search" and "Listening".

Особенностью работы НРЛ в режиме «Поиск» является регистрация сигнала-отклика на частотах 2-й и 3-й гармоники ЗС на слух. Данный способ позволяет использовать особенность человеческого слуха по различению сигнала, уровень которого значительно ниже уровня шума. Оператор, при обнаружении объекта поиска, слышит тональные посылки длительностью 50 мс с периодом 250 мс, амплитуда которых (громкость звука в головных телефонах) пропорциональна уровню полезного сигнала на входе приемника. Изменение частоты тональных посылок возникающее при перемещении НРЛ относительно объекта поиска (эффект Доплера) воспринимается оператором как сигнал тревоги и не приводит к пропуску цели.A feature of the NRL operation in the "Search" mode is the recording of the response signal at the frequencies of the 2nd and 3rd harmonics of the ES by ear. This method makes it possible to use the feature of human hearing to distinguish a signal, the level of which is significantly lower than the noise level. The operator, upon detecting a search object, hears tones with a duration of 50 ms with a period of 250 ms, the amplitude of which (sound volume in the headphones) is proportional to the level of the useful signal at the receiver input. The change in the frequency of tone bursts arising from the movement of the NRL relative to the search object (Doppler effect) is perceived by the operator as an alarm signal and does not lead to missing the target.

Режим «Прослушивание» применяется главным образом при дослеживании. При перемещении объекта поиска, работе его движущихся частей, и функционирующих электронных цепей сигнал-отклик от него приобретает амплитудно-фазовую модуляцию. Демодуляция такого сигнала-отклика с помощью линейного синхронного детектора позволяет сохранить характерные признаки модулирующего сигнала. Обученный оператор по этим признакам может идентифицировать обнаруженный объект, например, часовой механизм, сотовый телефон, др. В режиме «Прослушивание» НЛР излучает немодулированный ЗС.The Listening mode is mainly used for post-tracking. When moving the object of the search, the work of its moving parts, and functioning electronic circuits, the signal-response from it acquires amplitude-phase modulation. Demodulation of such a response signal with a linear synchronous detector preserves the characteristic features of the baseband signal. A trained operator using these features can identify the detected object, for example, a clock mechanism, a cell phone, etc. In the "Listening" mode, the NLR emits an unmodulated ES.

Заявленный способ реализуется в устройстве подвижного комплекса на базе беспилотного летательного аппарата (БЛА) и состоит из навесного оборудования в составе: НРЛ, видеокамеры, GPS модуля, канала передачи данных и автономного пульта управления и отображения информации.The claimed method is implemented in the device of a mobile complex based on an unmanned aerial vehicle (UAV) and consists of attachments consisting of: NRL, video camera, GPS module, data transmission channel and an autonomous control panel and information display.

Структурная схема НРЛ для БЛА представлена на фиг. 1:The block diagram of the NRL for the UAV is shown in Fig. one:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Приемник (ПРМ) НЛР состоит из следующих основных функциональных узлов: приемная антенная система 1; дуплексный фильтр 2; тракт второй гармоники 3, 4, 5, 6, 7; тракт третьей гармоники 0, 11, 12, 13, 14; опорный генератор 8; коммутатор 9; демодулятор 15, 16, 17, 18, 19, 20.The receiver (PRM) of the NLR consists of the following main functional units: receiving antenna system 1; duplex filter 2; second harmonic path 3, 4, 5, 6, 7; third harmonic path 0, 11, 12, 13, 14; reference generator 8; switch 9; demodulator 15, 16, 17, 18, 19, 20.

Дуплексный фильтр обеспечивает подавление ЗС и разделение сигнала-отклика на частоты его второй и третьей гармоник. Тракты 2-й и 3-й гармоник практически идентичны и особенностей не имеют.The duplex filter provides suppression of the ES and separation of the response signal into the frequencies of its second and third harmonics. The paths of the 2nd and 3rd harmonics are practically identical and have no peculiarities.

На выходе трактов формируются сигналы ПЧ S2пч(t) и S3пч(t), соответствующие второй и третьей гармоникам, которые поступают на коммутатор 9. При обнаружении РВУ, как правило, регистрируется 2 гармоника ЗС, поэтому, по умолчанию, при включении питания, к демодулятору подключается выход тракта 2-й гармоники. При необходимости оператор с помощью радиопульта управления может изменить подключение.At the output of the paths, the IF signals S2pch (t) and S3pch (t) are generated, corresponding to the second and third harmonics, which are fed to the switch 9. When the RVU is detected, as a rule, the 2nd harmonic of the ES is recorded, therefore, by default, when the power is turned on, to the output of the 2nd harmonic path is connected to the demodulator. If necessary, the operator can change the connection using the radio control panel.

Структурная схема цифровой части НРЛ на БЛА (цепи питания не показаны), показана на фиг. 2, где:The block diagram of the digital part of the NRL on the UAV (power circuits are not shown) is shown in Fig. 2, where:

28 - двухканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 29 - процессор; 30 - контроллер приемников; 31 - контроллер передатчика; 32 - радиопульт управления.28 - two-channel analog-to-digital converter (ADC); 29 - processor; 30 - receiver controller; 31 - transmitter controller; 32 - radio control panel.

Также сигналы промежуточной частоты S2пч(t) и S3пч(t) поступают на вход двухканального АЦП 28 цифровой части НРЛ для БЛА. В процессоре 29 осуществляется их демодуляция и отображение значений амплитуд сигналов на светосигнальном индикаторе в логарифмическом масштабе. Амплитуда S2пч(t) соответствует амплитуде 2-й гармоники ЗС, S3пч(t) - 3-й гармоники ЗС. Демодуляция сигнала ПЧ осуществляется в квадратурном синхронном детекторе (КСД) 17.Also, the signals of the intermediate frequency S2pch (t) and S3pch (t) are fed to the input of the two-channel ADC 28 of the digital part of the NRL for the UAV. In the processor 29, they are demodulated and the values of the signal amplitudes are displayed on the light-signal indicator in a logarithmic scale. The amplitude S2pch (t) corresponds to the amplitude of the 2nd harmonic of the SW, S3pch (t) - the 3rd harmonic of the SW. IF signal demodulation is carried out in a quadrature synchronous detector (QSD) 17.

Для пояснения процесса демодуляции рассмотрим частотный план приемника НРЛ для БЛА. В режиме «Поиск» в формирователе ЗС (26) из сигнала опорного генератора 8 синтезируется импульсно модулированный ЗС частотой Fзс:To explain the demodulation process, consider the frequency plan of the NRL receiver for a UAV. In the "Search" mode in the ZS shaper (26) from the signal of the reference generator 8, a pulse-modulated ZS with the frequency Fzs is synthesized:

Figure 00000003
Figure 00000003

где F_1=848 МГц.where F_1 = 848 MHz.

Значение частоты ΔF выбирается в диапазоне единиц кГц. Частоты сигнала отклика для 2-й и 3-й гармоник ЗС:The frequency value ΔF is selected in the range of kHz units. Frequencies of the response signal for the 2nd and 3rd harmonics of the ES:

Figure 00000004
Figure 00000004

После первого преобразования частоты на выходе преобразователей 5 и 12 формируются сигналы ПЧ частотой F_пч2=2⋅ΔF (тракт 2-й гармоники) и F_пч3=3⋅ΔF (тракт 3-й гармоники).After the first frequency conversion at the output of converters 5 and 12, IF signals with a frequency of F_FC2 = 2⋅ΔF (2nd harmonic path) and F_FC3 = 3⋅ΔF (3rd harmonic path) are generated.

Процесс демодуляция показан на фиг. 3. Для выбранного сигнала (2-я или 3-я гармоника ЗС) гетеродин синхронного детектора 16, представляющий собой генератор прямого цифрового синтеза (DDS), генерирует опорные сигналы:The demodulation process is shown in FIG. 3. For the selected signal (2nd or 3rd harmonic of the ES), the local oscillator of the synchronous detector 16, which is a direct digital synthesis (DDS) generator, generates reference signals:

при демодуляции 2-й гармоник ЗС:when demodulating the 2nd harmonics of the ES:

Figure 00000005
Figure 00000005

при демодуляции 3-й гармоники ЗС:when demodulating the 3rd harmonic of the ES:

Figure 00000006
Figure 00000006

Таким образом, полезный сигнал на выходе КСД 17 представляет собой синусоиду частотой: 2Δf при приеме 2 гармоники ЗС, 3Δf при приеме 3 гармоники ЗС, модулированную по закону изменения ЗС. Типовое значение⋅Δf выбрано равным 500 Гц.Thus, the useful signal at the output of the KSD 17 is a sinusoid with the frequency: 2Δf when receiving the 2nd harmonic of the SW, 3Δf when receiving the 3rd harmonic of the SW, modulated according to the law of the change in the SW. Typical value Δf is chosen to be 500 Hz.

В режиме «Прослушивание» частота ЗС та же, что и в режиме «Поиск». Имеются следующие отличия:In the "Listening" mode, the frequency of the ES is the same as in the "Search" mode. The differences are as follows:

- ЗС не модулирован (режим НГ);- ЗС is not modulated (NG mode);

- значение⋅Δf=0.- value Δf = 0.

В этом случае выполняются тождества

Figure 00000007
. На выходе синхронного детектора формируется сигнал, обусловленный модуляцией сигнала отклика от цели. Квадратурные составляющие I и Q с выхода КСД поступают на сумматор 18, выходной сигнал, которого фильтруется и усиливается в устройстве 19 и поступает на вход ПРД радиоканала звука 20.In this case, the identities hold
Figure 00000007
... At the output of the synchronous detector, a signal is generated due to the modulation of the target response signal. The quadrature components I and Q from the output of the KSD are fed to the adder 18, the output signal of which is filtered and amplified in the device 19 and is fed to the input of the PRD of the sound radio channel 20.

Передатчик НЛР для БЛА состоит из следующих основных узлов: формирователь ЗС (26); управляемый аттенюатор передатчика (25); предварительный и выходной усилитель мощности (24), (23); ФНЧ (22); передающая антенна (21). Формирователь ЗС состоит из синтезатора сигнала частотой F_1=848 МГц, генератора прямого цифрового синтеза (DDS) сигнала частотой ΔF и квадратурного модулятора, который формирует ЗС частотой F_зс=F_1+ΔF. Управляемый аттенюатор (25) обеспечивает возможность регулировать мощность зондирующего сигнала. Предусмотрено 3 значения - максимальная, средняя и минимальная выходная мощность (шаг изменения составляет 6 дБ).The NLR transmitter for UAVs consists of the following main units: the ZS shaper (26); controlled transmitter attenuator (25); preliminary and output power amplifier (24), (23); LPF (22); transmitting antenna (21). The SZ generator consists of a signal synthesizer with a frequency of F_1 = 848 MHz, a direct digital synthesis (DDS) generator of a signal with a frequency of ΔF and a quadrature modulator, which forms an SZ with a frequency of F_zs = F_1 + ΔF. The controllable attenuator (25) provides the ability to adjust the power of the probing signal. There are 3 values - maximum, average and minimum output power (step of change is 6 dB).

Усилители (24) и (23) обеспечивают заданную выходную мощность передатчика. Модуляция ЗС в режиме «Поиск» осуществляется путем коммутации цепей питания усилителей. Для питания выходного усилителя мощности используется повышающий преобразователь напряжения (27). ФНЧ (22) обеспечивает спектральную «чистоту» ЗС.Amplifiers (24) and (23) provide a predetermined transmitter output power. Modulation of the ES in the "Search" mode is carried out by switching the power supply circuits of the amplifiers. A step-up voltage converter (27) is used to power the output power amplifier. LPF (22) provides spectral "purity" of the ZP.

Особенностью предлагаемого мобильного комплекса является разработанная антенная система круговой поляризации двух типов.A feature of the proposed mobile complex is the developed antenna system of circular polarization of two types.

Первый тип. Три микрополосковые антенны (на каждый рабочий диапазон частот), расположенные соосно. Снизу расположен излучатель нижней частоты, над ним излучатели второй и третей гармоник соответственно. Модель данного типа антенны с габаритными размерами приведена на фиг. 4.First type. Three microstrip antennas (for each operating frequency range), located coaxially. Below is a lower frequency emitter, above it are the emitters of the second and third harmonics, respectively. A model of this type of antenna with overall dimensions is shown in Fig. four.

На фиг. 5 показаны диаграмма направленности (ДН) коэффициента усиления антенны НРЛ (в дБ) в азимутальной плоскости для 3-х диапазонов частот (F1, F2, F3), изображен главный луч диаграммы направленности коэффициента усиления в азимутальной плоскости для 3-х диапазонов частот макетного образца антенны. Из него следует, что усиление микрополосковой антенны ниже, чем усиление решетки из 2-х линейных свернутых диполей на 1 дБ по передаче и на 1…2 дБ по приему.FIG. 5 shows the directional diagram (DP) of the NRL antenna gain (in dB) in the azimuthal plane for 3 frequency ranges (F1, F2, F3), the main beam of the gain directivity pattern in the azimuthal plane for 3 frequency ranges of the prototype is shown antennas. It follows from it that the gain of a microstrip antenna is lower than the gain of an array of 2 linear folded dipoles by 1 dB in transmission and 1 ... 2 dB in reception.

В рамках натурного эксперимента к одному приемо-передающему устройству НРЛ поочередно подключались различные антенны в безэховой камере с использованием пробников 2-й и 3-й гармоник. Были получены результаты, приведенные в таблице. В рамках решаемой задачи разница получается не менее 3 дБ, что проиллюстрировано в таблице.As part of a full-scale experiment, various antennas in an anechoic chamber were alternately connected to one NRL transceiver device using probes of the 2nd and 3rd harmonics. The results are shown in the table. Within the framework of the problem being solved, the difference is at least 3 dB, which is illustrated in the table.

Figure 00000008
Figure 00000008

Преимущество данного типа антенны перед линейной дипольной состоит в том, что изделие не нужно вращать при работе, поскольку излучаются и принимаются волны с любой поляризацией. Другим преимуществом является применение 2-х раздельных фильтров перед ПРМ, а не диплексора, как в случае с линейным типом антенны. Конструктивно сборка данного типа антенн проще, чем у линейной дипольной антенны, а высота почти в три раза ниже.The advantage of this type of antenna over a linear dipole antenna is that the product does not need to be rotated during operation, since waves with any polarization are emitted and received. Another advantage is the use of 2 separate filters in front of the RX, and not a diplexer, as is the case with a linear type of antenna. Structurally, the assembly of this type of antenna is simpler than that of a linear dipole antenna, and the height is almost three times lower.

Второй тип. В процессе разработки НРЛ нового типа был предложен вариант (тип) антенны с круговой поляризацией, но с большим усилением передающей антенны. Конструкция данной антенны представляет собой две взаимно ортогональные пары свернутых диполей. Вид данной антенны приведен на фиг. 6.Second type. In the process of developing a new type of NRL, a variant (type) of an antenna with circular polarization, but with a high gain of the transmitting antenna, was proposed. The design of this antenna consists of two mutually orthogonal pairs of folded dipoles. This antenna is shown in FIG. 6.

Такое взаимное расположение обеспечивает наличие ортогональных мод и при квадратурном сложении сигналов от этих антенн можно получить антенну с круговой поляризацией и с усилением не менее чем у линейного типа излучателя. Диаграмма направленности (коэффициент усиления) этой антенны приведена на фиг. 7.This mutual arrangement ensures the presence of orthogonal modes, and with quadrature addition of signals from these antennas, an antenna with circular polarization and with a gain not less than that of a linear type of radiator can be obtained. The radiation pattern (gain) of this antenna is shown in FIG. 7.

Добавление 2-х расположенных ортогонально свернутых диполей не добавляет усиления линейному типу излучателя, однако удается получить круговую поляризацию с коэффициентом эллиптичности, как у микрополосковой антенны.The addition of 2 arranged orthogonally folded dipoles does not add amplification to the linear type of the emitter, however, it is possible to obtain circular polarization with an ellipticity coefficient, as in a microstrip antenna.

Приведенные конструктивные характеристики предлагаемого изобретения увеличивают обзорность, и дальность обнаружения РВУ, что позволяет эффективно вести поиск РВУ на достаточном безопасном расстоянии с применением БЛА.The given design characteristics of the proposed invention increase the visibility and the detection range of the missile launcher, which makes it possible to effectively search for the missile launcher at a sufficient safe distance using UAVs.

Литература:Literature:

1. Дикарев В.И. Методы и средства обнаружения объектов в укрывающих средах / В.И. Дикарев, В.А. Заренков, Д.В. Заренков. - СПб.: Наука и Техника, 2004. - 280 с. 1. Dikarev V.I. Methods and means of detecting objects in covering environments / V.I. Dikarev, V.A. Zarenkov, D.V. Zarenkov. - SPb .: Nauka i Tekhnika, 2004 .-- 280 p.

2. Переносной детектор нелинейных переходов «NR-900EK» / Руководство по эксплуатации. ЮТДН 268 165 003 РЭ. - М.: ЗАО «Группа защиты - ЮТТА».2. Portable detector of nonlinear transitions "NR-900EK" / Operation manual. UTDN 268 165 003 RE. - M .: ZAO "Group of protection - YUTTA".

Claims (3)

1. Способ обнаружения радиоуправляемых взрывных устройств (РВУ) с применением беспилотного летательного аппарата, заключающийся в генерации 2-х гармонических сигналов S1 и S2 с частотами f1 и f2 соответственно, излучении в направлении РВУ 2-х зондирующих сигналов, приеме отраженного сигнала, синхронном детектировании принимаемого сигнала с помощью опорного колебания S0 частоты f0 и принятии решения об обнаружении нелинейно-рассеивающего объекта путем сравнения в пороговой схеме мощности выходного сигнала синхронного детектора с порогом, отличающийся тем, что обнаружение РВУ осуществляется в двух режимах «поиска» и «прослушивания», в режиме «поиска» объект исследования облучается нелинейным радиолокатором (НРЛ) зондирующим сигналом, а сигнал-отклик регистрируется оператором с помощью головных телефонов на слух, при этом используется особенность человеческого слуха по различению сигнала, уровень которого значительно ниже уровня шума, и который воспринимается оператором как тональный посыл, амплитуда которого пропорциональна уровню полезного сигнала на входе приемника, а частота тональных посылов находится в зависимости от перемещения НРЛ относительно объекта поиска; в режиме «прослушивания» НЛР излучает в сторону объекта поиска модулированный сигнал, временная структура которого в передатчике (ПРД) формируется так, что при детектировании полезного сигнала-отклика оператор слышит характерный клиппированный акустический сигнал, при этом в приемной части НРЛ обеспечивается сдвиг между частотой принимаемого сигнала и частотой гетеродина порядка 1…3 кГц, и сигнал-отклик приобретает амплитудно-фазовую модуляцию, обусловленную модуляцией сигнала от объекта поиска, с помощью линейного синхронного детектора осуществляется демодуляция такого сигнала-отклика, с сохранением характерных признаков модулированного сигнала-отклика и отображением значений амплитуд сигналов на светосигнальном индикаторе в логарифмическом масштабе, по которым оператор идентифицирует объект поиска.1. A method for detecting radio-controlled explosive devices (RED) using an unmanned aerial vehicle, which consists in generating 2-harmonic signals S1 and S2 with frequencies f1 and f2, respectively, radiation in the direction of the RWU of 2 probing signals, receiving a reflected signal, synchronous detection of the received signal using the reference oscillation S0 of the frequency f0 and making a decision on the detection of a nonlinear scattering object by comparing in the threshold circuit the power of the output signal of the synchronous detector with a threshold, characterized in that the detection of the RVD is carried out in two modes of "search" and "listening", in in the "search" mode, the object of study is irradiated by a nonlinear radar (NRL) with a probing signal, and the signal-response is recorded by the operator using headphones by ear, while using the feature of human hearing to distinguish a signal whose level is significantly lower than the noise level, and which is perceived by the operator as tonal prompts l, the amplitude of which is proportional to the level of the useful signal at the input of the receiver, and the frequency of the tone sends depends on the movement of the NRL relative to the search object; in the "listening" mode, the NRL emits a modulated signal towards the search object, the temporal structure of which in the transmitter (TX) is formed so that when a useful response signal is detected, the operator hears a characteristic clipped acoustic signal, while in the receiving part of the NRL a shift between the frequency of the received signal and frequency of the local oscillator of the order of 1 ... 3 kHz, and the signal-response acquires amplitude-phase modulation due to the modulation of the signal from the target of the search, using a linear synchronous detector, demodulation of such a signal-response is carried out, while maintaining the characteristic features of the modulated signal-response and displaying the values signal amplitudes on the light-signal indicator in a logarithmic scale, by which the operator identifies the search object. 2. Устройство для реализации способа по п. 1, состоящее из навесного оборудования, установленного на беспилотном летательном аппарате (БЛА), состоящего из НРЛ, видеокамеры, GPS модуля, канала передачи данных и автономного пульта управления и отображения информации; НЛР состоит из передатчика, антенной системы, дуплексного фильтра, приемника в составе тракта второй гармоники, тракта третьей гармоники, опорного генератора, коммутатора, демодулятора; цифрового модуля в составе двухканального АЦП, процессора, контроллера приемника, контроллера передатчика, радиопульта управления, отличающееся тем, что в НРЛ используется антенная система круговой поляризации, содержащая три микрополосковые антенны на каждый рабочий диапазон частот, расположенные соосно - снизу расположен излучатель нижней частоты, над ним излучатели второй и третей гармоник соответственно.2. A device for implementing the method according to claim 1, consisting of attachments installed on an unmanned aerial vehicle (UAV), consisting of an NRL, a video camera, a GPS module, a data transmission channel and an autonomous control panel and information display; NLR consists of a transmitter, antenna system, duplex filter, receiver as part of the second harmonic path, third harmonic path, reference generator, switch, demodulator; digital module as part of a two-channel ADC, processor, receiver controller, transmitter controller, radio control panel, characterized in that the NRL uses a circular polarization antenna system containing three microstrip antennas for each operating frequency range, located coaxially - a lower frequency emitter is located below them are emitters of the second and third harmonics, respectively. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что антенная система с круговой поляризацией представляет собой две взаимно ортогональные пары свернутых диполей.3. The device according to claim 2, characterized in that the circularly polarized antenna system consists of two mutually orthogonal pairs of folded dipoles.
RU2018126377A 2018-07-17 2018-07-17 Method and device for detecting radio-controlled explosive devices usind unmanned aerial vehicle RU2745658C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018126377A RU2745658C2 (en) 2018-07-17 2018-07-17 Method and device for detecting radio-controlled explosive devices usind unmanned aerial vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018126377A RU2745658C2 (en) 2018-07-17 2018-07-17 Method and device for detecting radio-controlled explosive devices usind unmanned aerial vehicle

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018126377A RU2018126377A (en) 2020-01-17
RU2018126377A3 RU2018126377A3 (en) 2021-01-21
RU2745658C2 true RU2745658C2 (en) 2021-03-30

Family

ID=69171217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018126377A RU2745658C2 (en) 2018-07-17 2018-07-17 Method and device for detecting radio-controlled explosive devices usind unmanned aerial vehicle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2745658C2 (en)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108596C1 (en) * 1994-10-11 1998-04-10 Государственный научно-исследовательский институт экстремальной медицины, полевой фармации и медицинской техники Министерства обороны Российской Федерации Radio complex searching for markers
GB2470986A (en) * 2009-06-10 2010-12-15 Boeing Co Difference frequency detection with range measurement
WO2011103066A2 (en) * 2010-02-16 2011-08-25 Sky Holdings Company, Llc Systems, methods and apparatuses for remote device detection
RU2432583C1 (en) * 2010-04-12 2011-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method of searching for, detecting and recognising electronic devices with semiconductor elements
US20120256783A1 (en) * 2007-06-29 2012-10-11 Sego Daniel L Radar detection and location of radio frequency (rf) devices
RU2499277C1 (en) * 2012-07-30 2013-11-20 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Pulsed nonlinear radar
RU139761U1 (en) * 2013-05-06 2014-04-20 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" NONLINEAR RADAR
RU2571532C1 (en) * 2015-01-23 2015-12-20 Закрытое акционерное общество Производственная фирма "ЭЛВИРА" (ЗАО ПФ "ЭЛВИРА") Nonlinear locator of unauthorised speech and visual information capturing devices
CN105629226A (en) * 2015-12-19 2016-06-01 潘小胜 Novel and high-efficiency explosion-proof device for electronic explosive
RU2601667C2 (en) * 2013-12-06 2016-11-10 Григорий Николаевич Щербаков Method of fragmentation explosives detecting
RU2660391C1 (en) * 2017-03-16 2018-07-06 Григорий Николаевич Щербаков Nonlinear radar ranging device

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108596C1 (en) * 1994-10-11 1998-04-10 Государственный научно-исследовательский институт экстремальной медицины, полевой фармации и медицинской техники Министерства обороны Российской Федерации Radio complex searching for markers
US20120256783A1 (en) * 2007-06-29 2012-10-11 Sego Daniel L Radar detection and location of radio frequency (rf) devices
GB2470986A (en) * 2009-06-10 2010-12-15 Boeing Co Difference frequency detection with range measurement
WO2011103066A2 (en) * 2010-02-16 2011-08-25 Sky Holdings Company, Llc Systems, methods and apparatuses for remote device detection
RU2432583C1 (en) * 2010-04-12 2011-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method of searching for, detecting and recognising electronic devices with semiconductor elements
RU2499277C1 (en) * 2012-07-30 2013-11-20 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Pulsed nonlinear radar
RU139761U1 (en) * 2013-05-06 2014-04-20 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" NONLINEAR RADAR
RU2601667C2 (en) * 2013-12-06 2016-11-10 Григорий Николаевич Щербаков Method of fragmentation explosives detecting
RU2571532C1 (en) * 2015-01-23 2015-12-20 Закрытое акционерное общество Производственная фирма "ЭЛВИРА" (ЗАО ПФ "ЭЛВИРА") Nonlinear locator of unauthorised speech and visual information capturing devices
CN105629226A (en) * 2015-12-19 2016-06-01 潘小胜 Novel and high-efficiency explosion-proof device for electronic explosive
RU2660391C1 (en) * 2017-03-16 2018-07-06 Григорий Николаевич Щербаков Nonlinear radar ranging device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТКАЧ В.Н., ПАРФЕНЦЕВ И.В., ЗВЕЖИНСКИЙ С.С. Автоматический обнаружитель самодельных взрывных устройств на базе нелинейного радиолокатора NR-2000 // Журнал "Спецтехника и связь", 2013 г., N 5, сс. 32-35. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018126377A (en) 2020-01-17
RU2018126377A3 (en) 2021-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6208286B1 (en) Method for discovering the location of a living object and microwave location device for realizing the same
US10237765B1 (en) Passive intermodulation (PIM) measuring instrument and method of measuring PIM
CN108562892B (en) Unmanned aerial vehicle-mounted passive bistatic radar device and target positioning method
RU2444755C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
EP2182375A1 (en) A combined direction finder and radar system, method and computer program product
RU2390946C2 (en) Broadband station of radio engineering survey with high sensitivity
Stasiak et al. A study on using different kinds of continuous-wave radars operating in C-band for drone detection
Wu et al. Using the phase change of a reflected microwave to detect a human subject behind a barrier
RU86286U1 (en) TARGET DETECTION RADAR STATION
RU2745658C2 (en) Method and device for detecting radio-controlled explosive devices usind unmanned aerial vehicle
del-Rey-Maestre et al. Optimum beamforming to improve UAV’s detection using DVB-T passive radars
RU167705U1 (en) Anti-tank mine detection device with a wide area of destruction
RU2444753C1 (en) Radio monitoring method of air objects
US10637567B1 (en) Compact passive intermodulation (PIM) measuring instrument
RU149404U1 (en) RADAR SURVEILLANCE STATION WITH MULTIFREQUENCY SENSING SIGNAL
RU154714U1 (en) RADAR STATION ON THE BASIS OF NETWORK COMMUNICATIONS NETWORKS OF THE GSM STANDARD WITH THE "LIGHT" DETECTION CHANNEL
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects
GB696809A (en) Improvements in object-locating systems
Fougias et al. Netted LPI radars
US3971019A (en) Receiver apparatus
RU143839U1 (en) INTEGRATED HYDROACOUSTIC SYSTEM FOR SEARCHING HYDROBIONTS
Abdul-Atty et al. Hardware Implementation of a Human Movement Detection FMCW Radar
RU2431864C1 (en) Detection and direction finding method of air objects
RU2429501C1 (en) Detection and direction finding method of air objects
WO2020115745A1 (en) Vehicle detection system and methods

Legal Events

Date Code Title Description
HC9A Changing information about inventors