RU101201U1 - SYSTEM OF SEISMIC DETECTION AND CONTROL OF MOVEMENT OF OBJECT IN SECURITY ZONE - Google Patents
SYSTEM OF SEISMIC DETECTION AND CONTROL OF MOVEMENT OF OBJECT IN SECURITY ZONE Download PDFInfo
- Publication number
- RU101201U1 RU101201U1 RU2010132246/28U RU2010132246U RU101201U1 RU 101201 U1 RU101201 U1 RU 101201U1 RU 2010132246/28 U RU2010132246/28 U RU 2010132246/28U RU 2010132246 U RU2010132246 U RU 2010132246U RU 101201 U1 RU101201 U1 RU 101201U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- geophones
- probes
- group
- groups
- angular coordinates
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
1. Система сейсмического обнаружения и контроля перемещения подвижного объекта в охранной зоне, содержащая набор зондов с сейсмическими датчиками (геофонами), расположенных в контролируемой зоне и соединенных с общим устройством обработки информации, отличающаяся тем, что все зонды содержат группы геофонов, а каждая группа включает не менее трех геофонов, установленных относительно друг друга на строго заданных линейных и/или угловых координатах, при этом все геофоны группы соединены с общим блоком вычисления угловых координат подвижного объекта зонда, а зонды связаны по каналу связи с общим устройством обработки информации, который расположен на центральном посту охраны. ! 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что все геофоны в группе находятся на расстоянии 1-3 м друг от друга и в идентичных почвенных условиях. ! 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что все группы геофонов имеют одинаковые линейные и угловые координаты расположения геофонов внутри группы. ! 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что часть групп или все группы геофонов имеют индивидуальные линейные и угловые координаты расположения геофонов внутри группы. 1. The system of seismic detection and control of the movement of a moving object in the security zone, containing a set of probes with seismic sensors (geophones) located in the controlled zone and connected to a common information processing device, characterized in that all the probes contain groups of geophones, and each group includes at least three geophones installed relative to each other at strictly specified linear and / or angular coordinates, while all the geophones of the group are connected to a common block for calculating the angular coordinates of the movable Object of the probe and the probes are connected via a communication channel with the general information processing apparatus, which is located on the central post protection. ! 2. The system according to claim 1, characterized in that all the geophones in the group are at a distance of 1-3 m from each other and in identical soil conditions. ! 3. The system according to claim 1, characterized in that all groups of geophones have the same linear and angular coordinates of the location of the geophones within the group. ! 4. The system according to claim 1, characterized in that part of the groups or all groups of geophones have individual linear and angular coordinates of the location of the geophones within the group.
Description
Полезная модель относится к сейсмическим системам обнаружения, а именно системам, способным надежно контролировать перемещение любых объектов в охранной зоне, что может быть использовано для контроля протяженных объектов, например, государственной границы.The utility model relates to seismic detection systems, namely, systems that can reliably control the movement of any objects in the security zone, which can be used to control extended objects, for example, the state border.
В настоящее время для контроля протяженных объектов, в том числе, государственной границы, до сих пор используются следовые полосы, на которых нарушители при их пересечении оставляют следы. По этим следам можно идентифицировать нарушителя. Однако следовые полосы не отвечают ряду жестких требований, предъявляемых к современным системам обнаружения, таким как:At present, to control the extended objects, including the state border, trace lines are still used, on which violators leave traces when crossing them. Based on these traces, the violator can be identified. However, the tracks do not meet a number of stringent requirements for modern detection systems, such as:
- независимость контроля охранной зоны от состояния погодных условий, в том числе от снегопада или дождя;- the independence of the control of the security zone from the state of weather conditions, including from snowfall or rain;
- надежность идентификации объекта;- reliability of object identification;
- обеспечение полной автономии в работе системы в режиме длительных сроков эксплуатации (1-2 года);- ensuring full autonomy in the operation of the system in the mode of long terms of operation (1-2 years);
- минимальное потребление электроэнергии при автономном функционировании.- minimum power consumption with autonomous functioning.
Известна система контроля за подвижными объектами в охранной зоне (см. патент США 6380889, МКИ Н04В 7/185,2002 г.), включающая установку одного или несколько зондов на контролируемой территории, каждый из которых содержит набор датчиков, соединенных с устройством обработки сигналов, систему передачи данных через радиоканал и GPS-приемник (GPS-система глобальной навигации), соединенный со спутниковой системой определения координат. Система предназначена в основном для военных целей, в частности, для определения координат движения крупногабаритных целей (танков, бронемашин и т.п.).A known monitoring system for moving objects in the security zone (see US patent 6380889, MKI H04B 7 / 185,2002), including the installation of one or more probes in a controlled area, each of which contains a set of sensors connected to a signal processing device, a system for transmitting data via a radio channel and a GPS receiver (GPS global navigation system) connected to a satellite coordinate determination system. The system is intended mainly for military purposes, in particular, for determining the coordinates of the movement of large-sized targets (tanks, armored vehicles, etc.).
Основным недостатком указанной системы является невозможность с высокой точностью определять координаты каждого из объектов (если идет колонна танков) по следующим причинам:The main disadvantage of this system is the inability to accurately determine the coordinates of each of the objects (if there is a column of tanks) for the following reasons:
- во-первых, достаточно сложно по финансовым соображениям расположить на местности густую сеть зондов, что необходимо для более точного определения координат;- firstly, for financial reasons it’s rather difficult to place a dense network of probes on the ground, which is necessary for more accurate determination of coordinates;
- во-вторых, точность координат целей во многом зависит от точности определения собственных координат каждого зонда с помощью GPS-приемника;- secondly, the accuracy of the coordinates of the targets largely depends on the accuracy of determining the proper coordinates of each probe using a GPS receiver;
- в третьих, установка таких систем предполагает их активную работу в течение непродолжительного времени на самых напряженных участках, например, на участке возможного прорыва бронетанковой техники, и не предназначена для обеспечения продолжительной автономной работы системы, требующей значительного электропотребления от автономных источников питания.- thirdly, the installation of such systems requires their active operation for a short time in the most stressful areas, for example, in the area of a possible breakthrough of armored vehicles, and is not intended to provide long-term autonomous operation of the system, which requires significant power consumption from autonomous power sources.
Известна система контроля охранной зоны, выбранная в качестве прототипа (см. патент США 6252656, МКИ G01N 21/00, 2001 г.), включающая набор зондов с сейсмическими датчиками (геофонами), расположенных в контролируемой зоне и соединенных с общим устройством обработки информации. По разности временных задержек сигналов от датчиков устройство обработки информации определяет координату источника.A known security zone monitoring system, selected as a prototype (see US patent 6252656, MKI G01N 21/00, 2001), including a set of probes with seismic sensors (geophones) located in the controlled zone and connected to a common information processing device. The difference in the time delays of the signals from the sensors, the information processing device determines the coordinate of the source.
Основным недостатком известной системы является невысокая точность определения координат объекта, находящегося в охранной зоне, что связано с тем, что отстоящие друг от друга на значительном расстоянии геофоны могут принимать сигналы, проходящие через разные среды. Так, например, между первым и вторым геофонами - болотистая почва, которая меняет свои характеристики в зависимости от времени года, а между вторым и третьим геофонами - скальный грунт, который меньше зависит от внешних условий. В результате этого точность измерения; скорости распространения звука в среде может измениться в 2 и более раз, а, следовательно, аналогичным образом изменится точность определения координат.The main disadvantage of the known system is the low accuracy of determining the coordinates of an object located in the security zone, due to the fact that geophones spaced from each other at a considerable distance can receive signals passing through different media. So, for example, between the first and second geophones there is swampy soil, which changes its characteristics depending on the season, and between the second and third geophones there is rocky soil, which is less dependent on external conditions. As a result, measurement accuracy; the speed of sound propagation in the medium can change by 2 or more times, and, therefore, the accuracy of determining the coordinates will change in a similar way.
Кроме того, в работе системы постоянно участвует большое количество датчиков, расходующих энергию своих автономных источников питания.In addition, a large number of sensors that consume the energy of their autonomous power sources are constantly involved in the system.
Технической задачей, решаемой полезной моделью является устранение указанных недостатков, а именно, повышение точности определения координат объекта в охранной зоне при одновременном уменьшении энергетических затрат автономных источников энергии при постоянном функционировании системы.The technical problem solved by the utility model is the elimination of these shortcomings, namely, improving the accuracy of determining the coordinates of the object in the security zone while reducing the energy costs of autonomous energy sources with constant functioning of the system.
Указанная задача в системе сейсмического обнаружения и контроля перемещения подвижного объекта в охранной зоне, содержащей набор зондов с сейсмическими датчиками (геофонами), расположенных в контролируемой зоне и соединенных с общим устройством обработки информации, достигается тем, что все зонды содержат группы геофонов, а каждая группа включает не менее трех геофонов, установленных друг относительно друга на строго заданных линейных и/или угловых координатах, при этом все геофоны группы соединены с общим блоком вычисления угловых координат подвижного объекта зонда, а зонды связаны по каналу связи с общим устройством обработки информации, который расположен на центральном посту охраны.The indicated task in the system of seismic detection and control of the movement of a moving object in a security zone containing a set of probes with seismic sensors (geophones) located in a controlled zone and connected to a common information processing device is achieved by the fact that all the probes contain groups of geophones, and each group includes at least three geophones installed relative to each other at strictly specified linear and / or angular coordinates, while all group geophones are connected to a common block for calculating angular the ordinates of the moving object of the probe, and the probes are connected via a communication channel to a common information processing device, which is located at the central guard post.
Указанное расположение зондов, позволяет включать в активный режим только те зонды, которые находятся ближе всего к источнику сигнала, получая при этом значительную экономию энергии автономных источников питания. Не используемые зонды находятся в дежурном режиме, отслеживая только уровень сейсмических сигналов, не выполняя никакой другой обработки. При этом подключение к зонду группы не менее трех геофонов, установленных на небольших расстояниях друг от друга (1-3 метра), позволяет устранить временные погрешности распространения сигнала, т.к. все геофоны данной группы находятся в одинаковых почвенных условиях. Измерение относительных задержек одного и того же сейсмического сигнала внутри группы геофонов одного зонда, дает возможность определить угловую координату движущегося объекта. Измерения с помощью двух зондов, в зоне слышимости которых движется объект, позволяют полностью контролировать траекторию его движения, кроме движения вдоль проходящей через центры зондов прямой. Группа из трех зондов позволяет контролировать любую траекторию движения объекта. Для упрощения настройки системы, все геофоны, принадлежащие одному зонду, имеют одинаковые линейные и угловые координаты расположения внутри группы.The indicated location of the probes allows you to include in the active mode only those probes that are closest to the signal source, while receiving significant energy savings of autonomous power sources. Unused probes are in standby mode, tracking only the level of seismic signals, without performing any other processing. At the same time, connecting to the probe a group of at least three geophones installed at small distances from each other (1-3 meters), eliminates the temporal errors of signal propagation, because all geophones of this group are in the same soil conditions. Measuring the relative delays of the same seismic signal within a group of geophones of one probe makes it possible to determine the angular coordinate of a moving object. Measurements using two probes, in the hearing zone of which the object is moving, allow you to fully control the trajectory of its movement, except for the movement along the straight line passing through the centers of the probes. A group of three probes allows you to control any trajectory of the object. To simplify system setup, all geophones belonging to the same probe have the same linear and angular coordinates within the group.
Для создания системы в труднодоступной местности, часть зондов или все зонды имеют индивидуальные относительные линейные и угловые координаты расположения геофонов.To create a system in hard-to-reach areas, part of the probes or all probes have individual relative linear and angular coordinates of the location of geophones.
Таким образом, заявляемая система сейсмического обнаружения и контроля перемещения подвижного объекта в охранной зоне, состоящая из распределенных по охраняемой местности зондов с известными координатами, каждый из которых содержит группы геофонов с известным расположением, позволяет не только с высокой точностью определять скорость перемещения, направление перемещения и вид объекта-нарушителя, но и значительно (до двух раз и более) экономить энергию автономных источников питания.Thus, the inventive system of seismic detection and control of the movement of a moving object in a security zone, consisting of probes distributed over a protected area with known coordinates, each of which contains a group of geophones with a known location, allows not only to determine with high accuracy the speed of movement, direction of movement and view of the intruder, but also significantly (up to two times or more) to save the energy of autonomous power sources.
На фиг.1 представлена схема заявляемой системы сейсмического обнаружения, где 1 - устройство обработки информации, 2 - подвижный объект, 3 - зонды, содержащие группы геофонов.Figure 1 presents a diagram of the inventive system of seismic detection, where 1 is an information processing device, 2 is a moving object, 3 are probes containing groups of geophones.
На фиг.2 представлена структурная схема зонда, взаимодействующего с объектом в охранной зоне, где: Х и Y - оси собственной декартовой системы координат зонда, (0, y1), (0,0), (x1, 0) - координаты принадлежащих данному зонду геофонов 4, 5 и 6 в этой системе, расстояния d, е, f между геофонами и подвижным объектом 2, α - угловая координата объекта в собственной системе координат, 7 - блок обработки сигналов, поступающих от геофонов по каналам связи 8, 9 и 10.Figure 2 presents the structural diagram of the probe interacting with the object in the security zone, where: X and Y are the axes of the Cartesian coordinate system of the probe, (0, y 1 ), (0,0), (x 1 , 0) are the coordinates geophones 4, 5 and 6 belonging to this probe in this system, the distances d, e, f between the geophones and a moving object 2, α is the angular coordinate of the object in its own coordinate system, 7 is the processing unit of signals from geophones via communication channels 8, 9 and 10.
На фиг.3 представлен пример определения траектории движения мотоциклиста в зоне чувствительности двух зондов.Figure 3 presents an example of determining the path of a motorcyclist in the sensitivity zone of two probes.
Заявляемая система работает следующим образом. После установки зондов на местности, их предварительно тестируют с помощью контрольных источников вибрационных колебаний с заранее известными координатами. После этого все зонды переходят к работе в дежурном режиме с пониженным энергопотреблением, контролируя только уровень сейсмических сигналов. Работа системы начинается с появления в зоне обнаружения подвижного объекта 2. При этом все зонды, расположенные вокруг объекта 2, зарегистрировав значимое повышение амплитуды сейсмических сигналов, начинают их обрабатывать. Устройство обработки сигналов 7 каждого активного зонда определяет относительные задержки t1 t2и тз между электрическими сигналами каждого геофона своей группы, где t1=(e-d)/V, t2=(e-f)/V, V - скорость сейсмической волны в месте расположения зонда. Если выполняются соотношения е>>x1 и е>>y1, т.е. расстояние до источника колебаний много больше размера зонда, то волна в окрестности зонда может считаться плоской. В таком случае имеют место простые геометрические соотношения:The inventive system operates as follows. After installing the probes on the ground, they are pre-tested using control sources of vibrational vibrations with previously known coordinates. After that, all probes switch to standby mode with reduced power consumption, controlling only the level of seismic signals. The system starts with the appearance of a moving object 2 in the detection zone. In this case, all the probes located around object 2, having registered a significant increase in the amplitude of seismic signals, begin to process them. The signal processing device 7 of each active probe determines the relative delays t 1 t 2 and ts between the electrical signals of each geophone of its group, where t 1 = (ed) / V, t 2 = (ef) / V, V is the speed of the seismic wave in place the location of the probe. If the relations e >> x 1 and e >> y 1 are satisfied, i.e. Since the distance to the oscillation source is much larger than the size of the probe, the wave in the vicinity of the probe can be considered flat. In this case, there are simple geometric relationships:
Отсюда следует, что:It follows that:
Непосредственно из данного соотношения видно, что угловая координата источника сигналов в собственной системе координат не зависит от скорости сейсмической волны, что определяет универсальность выбранного способа контроля. В собственных системах координат, отличных от декартовых это свойство сохраняется, но математическое выражение для tgα становится более сложным. Устройство обработки сигналов 7 по радиоканалу или по проводной линии связи передает все полученные данные устройству обработки информации 1. Это устройство по известным абсолютным координатам зондов и по известной ориентации собственных систем координат внутри каждого зонда с помощью полученной информации определяет положение движущегося объекта 2.It can be seen directly from this relationship that the angular coordinate of the signal source in its own coordinate system does not depend on the speed of the seismic wave, which determines the universality of the chosen control method. In intrinsic coordinate systems other than Cartesian, this property is preserved, but the mathematical expression for tgα becomes more complex. The signal processing device 7 via a radio channel or a wire communication line transmits all the received data to the information processing device 1. This device determines the position of the moving object 2 using the received information from the known absolute coordinates of the probes and the known orientation of their own coordinate systems inside each probe.
Пример определения траектории движения мотоциклиста в зоне чувствительности двух зондов, каждый из которых содержал по три геофона, представлен на фиг.3. Расстояние между зондами 28 метров. В левой части рисунка приведены зависимости угловых координат мотоциклиста от времени. Кривая 11 - это данные первого зонда, кривая 12 - данные второго зонда. Передача информации от зондов устройству обработки осуществлялось с помощью проводной линии. Восстановленная по этим данным траектория движения относительно позиций зондов показана в правой части рисунка. Треугольник 13 представляет позицию первого зонда, 14 - второго зонда. Расчетная траектория движения показана ромбиками 15. Расстояния по осям координат отложены в метрах. Максимальное отклонение расчетной траектории от реальной на всем контролируемом участке не превысило 20 метров. Ошибка определялась уровнем сейсмических фоновых сигналов и соотношением между расстоянием между зондами и максимальным размером зоны обнаружения. При увеличении расстояния между зондами ошибка будет меньше.An example of determining the path of a motorcyclist in the sensitivity zone of two probes, each of which contained three geophones, is presented in figure 3. The distance between the probes is 28 meters. The left side of the figure shows the dependence of the angular coordinates of the rider on time. Curve 11 is the data of the first probe, curve 12 is the data of the second probe. The transmission of information from the probes to the processing device was carried out using a wired line. The trajectory recovered from these data relative to the positions of the probes is shown on the right side of the figure. Triangle 13 represents the position of the first probe, 14 - the second probe. The calculated trajectory of movement is shown by diamonds 15. The distances along the coordinate axes are plotted in meters. The maximum deviation of the calculated trajectory from the real one over the entire controlled area did not exceed 20 meters. The error was determined by the level of seismic background signals and the ratio between the distance between the probes and the maximum size of the detection zone. As the distance between the probes increases, the error will be less.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010132246/28U RU101201U1 (en) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | SYSTEM OF SEISMIC DETECTION AND CONTROL OF MOVEMENT OF OBJECT IN SECURITY ZONE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010132246/28U RU101201U1 (en) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | SYSTEM OF SEISMIC DETECTION AND CONTROL OF MOVEMENT OF OBJECT IN SECURITY ZONE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU101201U1 true RU101201U1 (en) | 2011-01-10 |
Family
ID=44055107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010132246/28U RU101201U1 (en) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | SYSTEM OF SEISMIC DETECTION AND CONTROL OF MOVEMENT OF OBJECT IN SECURITY ZONE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU101201U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594931C2 (en) * | 2014-11-06 | 2016-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ПОЛЮС-СТ" | Seismic security sensor |
| RU2607848C2 (en) * | 2015-04-09 | 2017-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Пограничный научно-исследовательский центр Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Method for mounting a seismic sonde in the field |
| CN108051849A (en) * | 2018-01-31 | 2018-05-18 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | A kind of earthquake three-component dry hole probe and test method |
-
2010
- 2010-07-30 RU RU2010132246/28U patent/RU101201U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594931C2 (en) * | 2014-11-06 | 2016-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ПОЛЮС-СТ" | Seismic security sensor |
| RU2607848C2 (en) * | 2015-04-09 | 2017-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Пограничный научно-исследовательский центр Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Method for mounting a seismic sonde in the field |
| CN108051849A (en) * | 2018-01-31 | 2018-05-18 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | A kind of earthquake three-component dry hole probe and test method |
| CN108051849B (en) * | 2018-01-31 | 2024-01-23 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | Earthquake three-component dry hole probe and testing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100357706C (en) | Method for detecting position and speed of object moving along orbit | |
| US7420878B2 (en) | System and method for precision acoustic event detection | |
| CN106643709B (en) | Combined navigation method and device for offshore carrier | |
| US4446538A (en) | Marine cable location system | |
| CN107505597A (en) | A kind of ultra short baseline locating system and method based on depth information | |
| CN107664758B (en) | Deep sea navigation positioning system and method based on long baseline or ultra-short baseline networking | |
| CN102004244B (en) | Doppler direct distance measurement method | |
| DK163691B (en) | PROCEDURE FOR POSITIONING FOR A MARINE, SEISMIC RECEPTION CABLE | |
| CN104133217B (en) | Method and device for three-dimensional velocity joint determination of underwater moving target and water flow | |
| CN103968830B (en) | Many ways guidance device during a kind of UUV approximately level tracking lash ship navigation and method | |
| CN102262226A (en) | Underwater positioning method based on differential technology | |
| CN100494905C (en) | Angle testing and correcting method of GPS/INS combined locating navigation system | |
| CN110703202B (en) | Underwater pulsed sound positioning system based on multi-acoustic wave glider and unmanned surface vehicle | |
| CN105571636A (en) | Target positioning method and measuring equipment | |
| US4513401A (en) | Marine cable location system | |
| CN104183092A (en) | Destructive near-earthquake early warning system and method | |
| RU101201U1 (en) | SYSTEM OF SEISMIC DETECTION AND CONTROL OF MOVEMENT OF OBJECT IN SECURITY ZONE | |
| CN106643297A (en) | Estimation and correction method for vector miss distance parameters of motion platform | |
| CN105547282A (en) | Method and measuring apparatus for mobile positioning target | |
| CN209117035U (en) | A kind of development machine inertial navigation system two-dimensional position precision calibration system | |
| CN117146830B (en) | Self-adaptive multi-beacon dead reckoning and long-baseline tightly-combined navigation method | |
| Crosbie et al. | Synchronous navigation of AUVs using WHOI micro-modem 13-bit communications | |
| EP4015995A1 (en) | Seismic streamer shape correction using derived compensated magnetic fluids | |
| CN108427113A (en) | A kind of sea ice thickness detecting system of unmanned plane | |
| KR100543971B1 (en) | A system using sun and gps for measuring a posture and aziuth angle and the method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110731 |