RU2175772C1 - Seismic facility for detection of objects - Google Patents
Seismic facility for detection of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2175772C1 RU2175772C1 RU2000121710/28A RU2000121710A RU2175772C1 RU 2175772 C1 RU2175772 C1 RU 2175772C1 RU 2000121710/28 A RU2000121710/28 A RU 2000121710/28A RU 2000121710 A RU2000121710 A RU 2000121710A RU 2175772 C1 RU2175772 C1 RU 2175772C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seismic
- signal
- output
- frequency
- objects
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к техническим средствам охраны и может быть использовано для охраны периметров объектов и подступов к ним. The invention relates to technical means of protection and can be used to protect the perimeters of objects and approaches to them.
Известны устройства обнаружения и распознавания сейсмических сигналов, реализованные на основе анализа частотного спектра принимаемых сейсмических сигналов [1, 2], где решение о наличии объекта и его предполагаемом классе принимается по наличию сигнала в характерных полосах частот. Known devices for the detection and recognition of seismic signals, implemented based on the analysis of the frequency spectrum of the received seismic signals [1, 2], where the decision on the presence of an object and its proposed class is made by the presence of a signal in characteristic frequency bands.
Устройство распознавания сейсмических сигналов [1] содержит последовательно соединенные сейсмоприемник, входной согласующий усилитель, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, компаратор, второй узкополосный фильтр в диапазоне 70-100 Гц и второй амплитудный детектор. Первый узкополосный фильтр выполнен перестраиваемым в полосе 120-240 Гц, вход второго фильтра подключен к выходу согласующего усилителя, а выход через второй амплитудный детектор соединен с управляющим входом перестраиваемого фильтра. Второй узкополосный фильтр и второй амплитудный детектор обеспечивают повышение достоверности распознавания сейсмических сигналов на фоне помех. Решение о вероятном классе обнаруживаемого объекта принимается по наличию сигнала в характерной для конкретного объекта полосе частот. A seismic signal recognition device [1] contains a seismic receiver in series, an input matching amplifier, a narrow-band filter, an amplitude detector, a comparator, a second narrow-band filter in the range of 70-100 Hz and a second amplitude detector. The first narrow-band filter is tunable in the band 120-240 Hz, the input of the second filter is connected to the output of the matching amplifier, and the output through the second amplitude detector is connected to the control input of the tunable filter. The second narrow-band filter and the second amplitude detector increase the reliability of recognition of seismic signals against interference. The decision on the probable class of the detected object is made by the presence of a signal in the frequency band characteristic of a particular object.
Наиболее близким к предлагаемому является сейсмическое устройство обнаружения и классификации объектов [2]. Устройство предназначено для обнаружения и распознавания движущихся объектов по классам: люди, колесная техника, гусеничная техника и летательный аппарат по создаваемым ими сейсмическим колебаниям. Closest to the proposed is a seismic device for the detection and classification of objects [2]. The device is designed to detect and recognize moving objects by classes: people, wheeled vehicles, tracked vehicles and aircraft based on the seismic vibrations they create.
Работа устройства основана на регистрации возмущений сейсмического поля, возникающих в результате движения объектов, выделении классификационных признаков в характерных для определенных классов объектов частотных диапазонах, анализе их количественных соотношений и формировании решения о классе объекта. Структура устройства [2] включает сейсмопреобразователь, схему обработки сигналов, схему принятия решения. Схема обработки сигналов состоит из автоматического регулятора усиления, блока выделения и обработки импульсных сигналов, семи каналов выделения частотных признаков, группы компараторов. Каждый канал выделения частотных признаков состоит из полосового фильтра, амплитудного детектора и схемы усреднения. Схема принятия решения представляет собой логическую схему, формирующую сигнал о классе обнаруженного объекта (логический классификатор). The operation of the device is based on the registration of seismic field disturbances arising as a result of the movement of objects, the identification of classification features in the frequency ranges characteristic of certain classes of objects, the analysis of their quantitative relations and the formation of a decision on the class of the object. The structure of the device [2] includes a seismic transducer, a signal processing circuit, a decision circuit. The signal processing circuit consists of an automatic gain control, a pulse signal extraction and processing unit, seven frequency characteristic extraction channels, a group of comparators. Each channel for selecting frequency features consists of a band-pass filter, an amplitude detector, and an averaging circuit. The decision-making scheme is a logical circuit that forms a signal about the class of the detected object (logical classifier).
Движение людей и техники приводит к возбуждению сейсмических колебаний грунта вследствие взаимодействия стопы идущего человека или элементов ходовой части техники с поверхностным слоем грунта. При пролете моторных летательных аппаратов часть энергии акустических колебаний при достижении границы раздела "воздух - земля" преобразуется в энергию сейсмических волн. The movement of people and equipment leads to the excitation of seismic vibrations of the soil due to the interaction of the foot of a walking person or elements of the undercarriage of the equipment with the surface layer of the soil. During the passage of motor aircraft, part of the energy of acoustic vibrations when reaching the interface “air - ground” is converted into the energy of seismic waves.
Сейсмические волны воздействуют на сейсмопреобразователь и на его выходе формируются электрические колебания. Сейсмосигнал является результатом суперпозиции полезного сейсмического сигнала и случайных помех [3]. Электрические колебания на выходе сейсмопреобразователя определяются характером сейсмического воздействия, следовательно, существует возможность классификации обнаруживаемых сейсмических сигналов от объектов обнаружения. Seismic waves act on the seismic transducer and electrical vibrations are formed at its output. A seismic signal is the result of a superposition of a useful seismic signal and random interference [3]. The electrical vibrations at the output of the seismic transducer are determined by the nature of the seismic effect, therefore, it is possible to classify the detected seismic signals from the objects to be detected.
С выхода сейсмопреобразователя сигнал поступает на схему обработки сигналов, где в семи однотипных каналах выделения частотных признаков происходит фильтрация активными полосовыми фильтрами, настроенными на разные полосы частот, детектирование и усреднение сигнала. Напряжения, сформированные на выходах каналов выделения частотных признаков, с помощью компараторов сравниваются с опорными напряжениями. При превышении сигналом на выходе канала выделения частотных признаков порогового напряжения на выходе компаратора формируется уровень логической единицы. From the output of the seismic transducer, the signal enters the signal processing circuit, where, in seven channels of the identification of frequency characteristics of the same type, filtering is performed by active bandpass filters tuned to different frequency bands, signal detection and averaging. The voltages generated at the outputs of the channels for selecting frequency features are compared with reference voltages using comparators. When the signal at the output of the channel exceeds the frequency characteristics of the threshold voltage at the output of the comparator, a logical unit level is formed.
Выходы компараторов схемы обработки сигналов соединены со входами схемы принятия решения, где решение о классе обнаруженного объекта сейсмическим устройством обнаружения и классификации [2] принимается логическим классификатором по наличию сигналов на выходах компараторов с учетом очередности их формирования и временных характеристик импульсных воздействий сейсмических сигналов. The outputs of the comparators of the signal processing circuit are connected to the inputs of the decision circuit, where the decision on the class of the detected object by the seismic detection and classification device [2] is made by the logical classifier according to the presence of signals at the outputs of the comparators, taking into account the sequence of their formation and the temporal characteristics of the pulse effects of seismic signals.
Недостатком таких устройств [1, 2] является низкая помехоустойчивость к воздействию интенсивных сейсмических случайных помех. The disadvantage of such devices [1, 2] is the low noise immunity to the effects of intense seismic random interference.
Повышение помехоустойчивости сейсмических средств обнаружения и распознавания объектов возможно за счет введения частотного канала обработки сейсмического сигнала. Improving the noise immunity of seismic detection and recognition of objects is possible by introducing a frequency channel for processing the seismic signal.
В грунтах наблюдается сейсмический фон, характеристики которого во времени (амплитуда, фаза, частота) имеют случайные значения (фиг. 1, а) [3]. Следовательно, после нормализации и частотного детектирования на выходе частотного детектора будет присутствовать случайный сигнал (фиг. 1, б). A seismic background is observed in soils, the characteristics of which in time (amplitude, phase, frequency) have random values (Fig. 1, a) [3]. Therefore, after normalization and frequency detection, a random signal will be present at the output of the frequency detector (Fig. 1, b).
С появлением в зоне чувствительности сейсмопреобразователя источника сейсмических возмущений сигнал на выходе сейсмопреобразователя будет иметь характеристики (фаза и частота), близкие к стационарным. When a source of seismic disturbances appears in the sensitivity zone of the seismic transducer, the signal at the output of the seismic transducer will have characteristics (phase and frequency) that are close to stationary.
На фиг. 2, а представлена реализация сейсмического сигнала от неподвижной гусеничной техники с работающим двигателем, а на фиг. 2, б - сигнал на выходе частотного детектора. In FIG. 2a, an implementation of a seismic signal from a stationary tracked vehicle with a running engine is shown, and FIG. 2, b - signal at the output of the frequency detector.
На фиг. 3, а представлена реализация сейсмического сигнала от двигающегося гусеничного объекта со скоростью 10 км/ч на расстоянии 100 м от места установки сейсмопреобразователя, а на фиг. 3, б - сигнал на выходе частотного детектора. In FIG. 3a shows the implementation of a seismic signal from a moving tracked object at a speed of 10 km / h at a distance of 100 m from the installation site of the seismic transducer, and FIG. 3, b - signal at the output of the frequency detector.
На фиг. 4, а представлена реализация сейсмического сигнала от двигающегося автомобиля УРАЛ со скоростью 30 км/ч на расстоянии 50 м от места установки сейсмопреобразователя, а на фиг. 4, б - сигнал на выходе частотного детектора. In FIG. 4a shows the implementation of a seismic signal from a moving URAL vehicle at a speed of 30 km / h at a distance of 50 m from the installation site of the seismic transducer, and FIG. 4, b - signal at the output of the frequency detector.
На фиг. 5, а представлена реализация сейсмического сигнала от двигающегося бронетранспортера БТР-80 со скоростью 30 км/ч на расстоянии 50 м от места установки сейсмопреобразователя, а на фиг. 5, б - сигнал на выходе частотного детектора. In FIG. 5a shows the implementation of the seismic signal from a moving armored personnel carrier BTR-80 at a speed of 30 km / h at a distance of 50 m from the installation site of the seismic transducer, and in FIG. 5, b - signal at the output of the frequency detector.
На фиг. 6, а представлена реализация сейсмического сигнала от двигающегося человека со скоростью 5 км/ч на расстоянии 15 м от места установки сейсмопреобразователя, а на фиг. 6, б - сигнал на выходе частотного детектора. Кроме того, в структуре сигнала на выходе частотного детектора наблюдается импульсная последовательность, соответствующая последовательности шагов человека. In FIG. 6a shows the implementation of a seismic signal from a moving person at a speed of 5 km / h at a distance of 15 m from the installation site of the seismic transducer, and FIG. 6, b - signal at the output of the frequency detector. In addition, in the structure of the signal at the output of the frequency detector, a pulse sequence corresponding to the sequence of human steps is observed.
Анализ диаграмм (фиг. 1-6) позволяет сделать вывод о стационарности фазы и частоты сейсмических сигналов от реальных объектов в случае превышения сигнала над помехой. В случае присутствия объекта обнаружения на охраняемом рубеже на выходе канала частотного детектирования будет присутствовать сигнал, в несколько раз меньший, чем при отсутствии объекта обнаружения на охраняемом рубеже. Analysis of the diagrams (Fig. 1-6) allows us to conclude that the phase and frequency of seismic signals from real objects are stationary in case the signal exceeds the noise. In the case of the presence of the detection object at the guarded line at the output of the frequency detection channel, there will be a signal several times smaller than in the absence of the detection object at the guarded line.
Работа устройства реализуется следующим образом (фиг. 7). Структурно предлагаемое сейсмическое устройство обнаружения объектов состоит из сейсмопреобразователя 1, схемы обработки сигналов 2, канала частотного детектирования 3, схемы принятия решения 4. The operation of the device is as follows (Fig. 7). The structurally proposed seismic device for detecting objects consists of a
Сейсмопреобразователь 1 предназначен для приема сейсмических колебаний и преобразования их в электрические колебания. The
Схема обработки сигналов 2 предназначена для выделения характерных признаков сигналов с целью их последующей классификации. Она включает в свой состав схему автоматического регулирования усиления, блок выделения и обработки импульсных сигналов, каналы выделения частотных признаков, группу компараторов. The
Канал частотного детектирования 3 (фиг. 8) [4] предназначен для формирования дополнительного признака для схемы принятия решения о наличии объекта обнаружения в зоне действия сейсмопреобразователя 1. The frequency detection channel 3 (Fig. 8) [4] is intended to form an additional feature for a decision-making scheme on the presence of a detection object in the coverage area of a
Схема принятия решения 4, включающая логический классификатор, предназначена для определения класса обнаруживаемого объекта на основе сигналов, формируемых на выходах компараторов, на выходе канала частотного детектирования и на выходе блока выделения и обработки импульсных сигналов.
Сигнал с выхода сейсмопреобразователя 1 поступает на схему обработки сигналов 2, где он нормируется схемой автоматического регулирования и фильтруется в полосах частот, характерных для обнаруживаемых классов объектов. Отфильтрованные с помощью полосовых фильтров сигналы в семи каналах выделения частотных признаков детектируются и усредняются, после чего компараторами сравниваются с опорными напряжениями. В зависимости от интенсивности сигнала в полосах частот, на которые настроены полосовые фильтры, и от уровня опорного напряжения на выходах компараторов будет формироваться комбинация логических единиц и нулей. Сигнал с выхода схемы автоматического регулирования усиления также поступает в блок выделения и обработки импульсных сигналов. The signal from the output of the
С выхода сейсмопреобразователя сигнал также поступает на вход канала частотного детектирования, на выходе которого будет присутствовать случайный сигнал в случае отсутствия объекта (воздействия случайной помехи или шума) и сигнал будет отсутствовать в случае присутствия объекта в зоне обнаружения сейсмопреобразователя. From the output of the seismic transducer, the signal also enters the input of the frequency detection channel, at the output of which there will be a random signal in the absence of an object (exposure to random noise or noise) and the signal will be absent if the object is in the detection zone of the seismic transducer.
На входы схемы принятия решения поступают сигналы с выходов компараторов схемы обработки сигналов, с выхода блока обработки импульсных сигналов схемы обработки сигналов и с выхода канала частотного детектирования. Принятие решения о классе обнаруженного объекта делается по комбинации логических единиц и нулей на выходах компараторов, порядке формирования этой комбинации во времени, по сигналу на выходе блока обработки импульсных сигналов и при условии отсутствия сигнала на выходе канала частотного детектирования. The signals from the outputs of the comparators of the signal processing circuit, from the output of the pulse processing unit of the signal processing circuit, and from the output of the frequency detection channel are fed to the inputs of the decision-making circuit. The decision on the class of the detected object is made by a combination of logical units and zeros at the outputs of the comparators, the order in which this combination is formed in time, by the signal at the output of the pulse signal processing unit, and provided that there is no signal at the output of the frequency detection channel.
Предлагаемое устройство обнаружения объектов способно повысить помехоустойчивость сейсмических средств обнаружения, сократить количество ложных срабатываний и тем самым повысить качество работы технических средств охраны. The proposed device for detecting objects can increase the noise immunity of seismic detection means, reduce the number of false alarms, and thereby improve the quality of work of security equipment.
Источники информации
1. Патент SU 1832954, 7 G 01 V 1/28.Sources of information
1. Patent SU 1832954, 7 G 01
2. Патент RU 2040807РФ, 6 G 08 B 13/00. 2. Patent RU 2040807RF, 6 G 08 B 13/00.
3. Гурвич И.И. Боганник Г.Н. Сейсмическая разведка: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. - М.: Недра, 1980. - 551 с. 3. Gurvich I.I. Bogannik G.N. Seismic Intelligence: A Textbook for High Schools. - 3rd ed., Revised. - M .: Nedra, 1980 .-- 551 p.
4. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник /Ширман Я.Д., Лосев Ю.И., Минервин Н.Н., и др./ Под ред. Я.Д. Ширмана - М.: ЗАО "МАКВИС", 1998. - 828 с: ил., библ. 539 назв. 4. Radio-electronic systems: fundamentals of construction and theory. Reference book / Shirman Y.D., Losev Yu.I., Minervin N.N., et al. / Ed. POISON. Shirman - M .: ZAO "MAKVIS", 1998. - 828 s: ill., Bibl. 539 titles
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000121710/28A RU2175772C1 (en) | 2000-08-14 | 2000-08-14 | Seismic facility for detection of objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000121710/28A RU2175772C1 (en) | 2000-08-14 | 2000-08-14 | Seismic facility for detection of objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2175772C1 true RU2175772C1 (en) | 2001-11-10 |
Family
ID=20239211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000121710/28A RU2175772C1 (en) | 2000-08-14 | 2000-08-14 | Seismic facility for detection of objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2175772C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570230C1 (en) * | 2014-09-24 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО ПГУ) | Device for detecting moving ground objects from seismic signal with standard false triggering probability |
RU2598319C2 (en) * | 2013-09-24 | 2016-09-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Multichannel seismic device of detection and classification of intruders |
RU2623403C2 (en) * | 2015-12-16 | 2017-06-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Antipersonnel influence-actuated fuse device |
RU2671885C1 (en) * | 2017-12-26 | 2018-11-07 | Акционерное общество "Научно-исследовательский инженерный институт" (АО "НИИИ") | Seismic non-contact human detector |
RU2697021C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-08-08 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Method for providing required probability of false triggering of seismic signal classification device |
-
2000
- 2000-08-14 RU RU2000121710/28A patent/RU2175772C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598319C2 (en) * | 2013-09-24 | 2016-09-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Multichannel seismic device of detection and classification of intruders |
RU2570230C1 (en) * | 2014-09-24 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО ПГУ) | Device for detecting moving ground objects from seismic signal with standard false triggering probability |
RU2623403C2 (en) * | 2015-12-16 | 2017-06-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Antipersonnel influence-actuated fuse device |
RU2671885C1 (en) * | 2017-12-26 | 2018-11-07 | Акционерное общество "Научно-исследовательский инженерный институт" (АО "НИИИ") | Seismic non-contact human detector |
RU2697021C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-08-08 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Method for providing required probability of false triggering of seismic signal classification device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Houston et al. | Spectrum analysis techniques for personnel detection using seismic sensors | |
US3109165A (en) | Intruder detecting system | |
US4591834A (en) | Intrusion detecting apparatus with zone identification and with noise interference discrimination | |
US5969608A (en) | Magneto-inductive seismic fence | |
EP0259445A1 (en) | Object detection method and apparatus employing electro-optics. | |
RU2175772C1 (en) | Seismic facility for detection of objects | |
EP0588753A1 (en) | Method for detecting a fire condition | |
GB1573618A (en) | Intruder alarm systems | |
CN106027963B (en) | Escape prevention method and system applied to vehicle | |
Anghelescu et al. | Human footstep detection using seismic sensors | |
US4805231A (en) | Apparatus for detecting an electronic surveillance device | |
RU2365945C1 (en) | Method for detection of moving objects by seismic signal | |
CN114002663A (en) | Millimeter wave radar-based presence or absence detection method | |
US4117466A (en) | Beat frequency interference rejection circuit | |
Quach et al. | Automatic target detection using a ground-based passive acoustic sensor | |
US4442514A (en) | Security system signal processor | |
US5056068A (en) | Apparatus and method for detecting sharp signal variations against ambient signals | |
RU2236026C1 (en) | Seismic signal detector | |
RU2570230C1 (en) | Device for detecting moving ground objects from seismic signal with standard false triggering probability | |
RU2165629C1 (en) | Method of detection of moving objects on line protected | |
GB2149275A (en) | Identity card recognition system | |
RU2682475C1 (en) | Method of detection of infringer by linear radio wave means of detection and recognition of his method of movement | |
RU2443021C1 (en) | Selective capacitance-operated intrusion detector | |
Garcés et al. | Evaluation of infrasonic detection algorithms | |
RU2124758C1 (en) | Antivehicular mine detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040815 |