RU220409U1 - REMOTE CONTROLLED DEVICE FOR SEARCHING FOR VICTIMS IN SNOW BARS AND AVALANCHES - Google Patents

REMOTE CONTROLLED DEVICE FOR SEARCHING FOR VICTIMS IN SNOW BARS AND AVALANCHES Download PDF

Info

Publication number
RU220409U1
RU220409U1 RU2023114159U RU2023114159U RU220409U1 RU 220409 U1 RU220409 U1 RU 220409U1 RU 2023114159 U RU2023114159 U RU 2023114159U RU 2023114159 U RU2023114159 U RU 2023114159U RU 220409 U1 RU220409 U1 RU 220409U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
transmitting
receiver
receiving
victims
Prior art date
Application number
RU2023114159U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Борисович Мошков
Сергей Семенович Носков
Александр Николаевич Переяслов
Максим Юрьевич Курбатов
Юлия Николаевна Усова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России" (Федеральный центр науки и высоких технологий) (ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ))
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России" (Федеральный центр науки и высоких технологий) (ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России" (Федеральный центр науки и высоких технологий) (ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ))
Application granted granted Critical
Publication of RU220409U1 publication Critical patent/RU220409U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области задач по поиску и обнаружению пострадавших под снежными завалами и лавинами и может быть использована при проведении поисково-спасательных работ поисково-спасательными формированиями МЧС России.The utility model relates to the field of search and detection of victims under snow rubble and avalanches and can be used during search and rescue operations by search and rescue units of the Russian Ministry of Emergency Situations.

Дистанционно управляемое устройство для поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах содержит приемно-передающий антенный блок, который располагается на радиоуправляемой транспортировочной платформе и состоит из металлического корпуса, внутренний объем которого заполнен радиопоглощающим материалом. Сверху корпуса установлена плата управления, а в нижней части закреплена приемно-передающая резистивно-нагруженная антенна на основе фольгированного стеклотекстолита. Плата управления с помощью разъемов соединяется с приемником и передатчиком и закрепляется на корпусе с помощью стоек и винтов. К входным контактам антенны с помощью механических ловителей подключаются антенный усилитель в составе приемника и генератор импульсов в составе передатчика, компоненты которых расположены в пластиковых корпусах, прикрепленных к металлическому корпусу. Снаружи антенный модуль закрыт пластиковым корпусом, на котором расположены разъемы для подключения ноутбука и блок питания. На внутренней поверхности пластикового корпуса расположена плата коммутации, на которой размещен модуль беспроводной связи Wi-Fi. Приемно-передающая антенна выполнена с возможностью передачи и приема сверхширокополосного сигнала, а передающая и приемная части антенны выполнены слабонаправленными и представляют собой бистатическую антенную систему, у которой передающая и приемная части разнесены. На радиоуправляемой транспортировочной платформе размещены приемник сигналов управления платформой, исполнительное устройство приемника управления платформой, две колесные пары. Задняя колесная пара отвечает за передвижение взад-вперед и установлена на оси, которая через червячную передачу соединена с электрическим двигателем. Управление электрическим двигателем осуществляется от исполнительного устройства приемника управления платформой, и одновременно является датчиком перемещения. Передняя колесная пара отвечает за повороты влево-вправо и механически связана с блоком управления.A remote-controlled device for searching for victims in snow debris and avalanches contains a receiving and transmitting antenna unit, which is located on a radio-controlled transportation platform and consists of a metal case, the internal volume of which is filled with radio-absorbing material. A control board is installed on top of the case, and a transmitting and receiving resistive-loaded antenna based on foiled fiberglass laminate is fixed in the lower part. The control board is connected to the receiver and transmitter using connectors and secured to the housing using stands and screws. An antenna amplifier as part of the receiver and a pulse generator as part of the transmitter, the components of which are located in plastic cases attached to a metal case, are connected to the input contacts of the antenna using mechanical catchers. On the outside, the antenna module is covered with a plastic case on which connectors for connecting a laptop and a power supply are located. On the inner surface of the plastic case there is a switching board on which the Wi-Fi wireless communication module is located. The receiving and transmitting antenna is designed to transmit and receive an ultra-wideband signal, and the transmitting and receiving parts of the antenna are weakly directional and represent a bistatic antenna system in which the transmitting and receiving parts are separated. The radio-controlled transport platform contains a platform control signal receiver, an actuator for the platform control receiver, and two wheel pairs. The rear wheel set is responsible for moving back and forth and is mounted on an axle, which is connected to an electric motor through a worm gear. The electric motor is controlled from the actuator of the platform control receiver, and at the same time is a displacement sensor. The front wheel pair is responsible for turning left and right and is mechanically connected to the control unit.

Технический результат состоит в обеспечении безопасности спасателей, ведущих поиск и обнаружение пострадавших под снежными завалами и лавинами (имеющих высокий риск провала) при проведении поисково-спасательных работ поисково-спасательными формированиями МЧС России. 5 ил.

Figure 00000001
The technical result is to ensure the safety of rescuers searching for and detecting victims under snow rubble and avalanches (who have a high risk of failure) during search and rescue operations by search and rescue units of the Russian Ministry of Emergency Situations. 5 ill.
Figure 00000001

Description

Область техники, к которой относится полезная модель.The technical field to which the utility model belongs.

Полезная модель относится к области решения задач по поиску и обнаружению пострадавших под снежными завалами и лавинами и может быть использована при проведении поисково-спасательных работ поисково-спасательными формированиями МЧС России.The utility model relates to the field of solving problems of searching and detecting victims under snow rubble and avalanches and can be used during search and rescue operations by search and rescue units of the Russian Ministry of Emergency Situations.

Уровень техники.State of the art.

Для зондирования толщи снега российскими спасателями долгое время используются лавинные щупы. Длина их может быть очень разной: от 2 до 4 метров. Изготавливаются как самостоятельные разборные конструкции, так и комбинации горнолыжных палок из легированной стали, алюминиевого сплава, стекловолокна и карбона/1,2,3,4,5/.Russian rescuers have been using avalanche probes for a long time to probe the thickness of snow. Their length can be very different: from 2 to 4 meters. Both independent collapsible structures and combinations of ski poles are made from alloy steel, aluminum alloy, fiberglass and carbon /1,2,3,4,5/.

Более совершенный способ поиска пострадавших в лавинах заключается в использовании так называемых биперов /6,7,8,9,10,11/.A more advanced way to search for victims in avalanches is to use so-called beepers /6,7,8,9,10,11/.

Существует два типа биперов: аналоговые и цифровые. Аналоговые биперы фиксируют сигнал и без какой-либо обработки. Чем громче звук, тем ближе цель. Цифровые приборы, получив сигнал, обрабатывают его по определенному алгоритму. В итоге вычисляется дистанция и направление на источник сигнала. Очень часто цифровые приборы показывают неверное направление и дистанцию определяют с большой погрешностью.There are two types of beepers: analog and digital. Analog beepers capture the signal without any processing. The louder the sound, the closer the target. Digital devices, having received a signal, process it according to a certain algorithm. As a result, the distance and direction to the signal source are calculated. Very often, digital instruments show the wrong direction and the distance is determined with a large error.

Альтернативная схема радиопоиска используется при проведении поисково-спасательных работ приборами, разработанными фирмой "Recco 712,13,14,15,16,17/.An alternative radio search scheme is used during search and rescue operations using devices developed by Recco 712,13,14,15,16,17/.

На одежду, обувь и другое оборудование прикрепляется специальный отражатель радиоволн. По сути, это кусок металлизированного пластика. Поисковый отряд снабжен переносным радаром. Однако, как показал опыт использования данных приборов для поиска пострадавших в лавинах, количество ложных срабатываний при поиске пострадавших достаточно велико, в результате увеличивается время поиска.A special radio wave reflector is attached to clothing, shoes and other equipment. It's essentially a piece of metalized plastic. The search party is equipped with a portable radar. However, as the experience of using these devices to search for victims in avalanches has shown, the number of false alarms when searching for victims is quite large, as a result of which the search time increases.

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является мобильное устройство для поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах, работа которого основана на радиолокационном зондировании снежного покрова (RU 205767).The closest analogue of the proposed utility model is a mobile device for searching for victims in snow debris and avalanches, the operation of which is based on radar sounding of snow cover (RU 205767).

Основным недостатком указанных технических средств являются тот факт, что для ведения поисковых работ необходимо, чтобы пострадавший был оснащен указанными выше датчиками, что не всегда возможно в реальной жизни. Кроме того, использование данных методов и технических средств для поиска пострадавших в снежных лавинах сопряжено со значительными трудностями, обусловленными большим количеством различных помех, что в свою очередь предопределяет низкую достоверность обнаружения пострадавших и снижению темпе ведения поисковых работ.The main disadvantage of these technical means is the fact that to conduct search operations it is necessary that the victim be equipped with the above sensors, which is not always possible in real life. In addition, the use of these methods and technical means to search for victims in avalanches is associated with significant difficulties due to a large number of various interferences, which in turn predetermines low reliability of detection of victims and a decrease in the pace of search work.

Однако, наиболее существенным недостатком всех предлагаемых технических средств поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах, является очень высокий риск провала спасателей, ведущих поиск, в расщелины, занесенные снегом.However, the most significant drawback of all the proposed technical means of searching for victims in snow rubble and avalanches is the very high risk of rescuers conducting the search falling into crevices covered with snow.

Раскрытие полезной моделиDisclosure of utility model

Работа дистанционно управляемого устройства для поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах основана на радиолокационном зондировании снежного покрова с использованием специальной радиоуправляемой транспортировочной платформы.The operation of a remote-controlled device for searching for victims in snow debris and avalanches is based on radar sensing of the snow cover using a special radio-controlled transportation platform.

Существующие поисковые устройства требуют непосредственного контакта спасателя с поисковым устройством.Existing search devices require direct contact between the rescuer and the search device.

Классическая радиолокация воздушных целей использует в качестве зондирующих сигналов радиоимпульсы с несущей частотой от единиц до десятков ГГц с использованием различных типов модуляции. При радиолокационном зондировании снежных лавин подобный тип сигналов с использованием столь высоких частот не может быть использован по причине сильного затухания радиоволн в зондируемой среде.Classic radar of air targets uses radio pulses with a carrier frequency from a few to tens of GHz using various types of modulation as sounding signals. In radar sounding of snow avalanches, this type of signal using such high frequencies cannot be used due to the strong attenuation of radio waves in the sounded medium.

Дистанционно управляемое устройство, в отличии от других поисковых средств, позволит в реальном времени получить необходимую информацию о характере и глубине расположения искомых объектов в относительно однородной среде.A remotely controlled device, unlike other search tools, will allow you to obtain in real time the necessary information about the nature and depth of the location of the objects you are looking for in a relatively homogeneous environment.

Кроме того, пространственная протяженность радиоимпульсов, определяющая разрешающую способность по дальности, в узкополосных локаторах составляет десятки и сотни метров. Поэтому данный вид зондирующих сигналов не применим в радиотехническом комплексе, так как достигаемая величина разрешающей способности не обеспечивает выполнение задачи зондирования снежных лавин на глубины до требуемых 2-3 метров при необходимой разрешающей способности по глубине 10-15 см.In addition, the spatial extent of radio pulses, which determines the range resolution, in narrowband locators is tens and hundreds of meters. Therefore, this type of sounding signals is not applicable in the radio engineering complex, since the achieved resolution does not ensure the task of sensing snow avalanches to depths of up to the required 2-3 meters with the required depth resolution of 10-15 cm.

Поэтому для решения задач обнаружения пострадавших на ближних дистанция с высокой разрешающей способностью используется специальные сверхширополосные (далее - СШП) радиолокаторы.Therefore, to solve the problem of detecting victims at close range with high resolution, special ultra-wideband (hereinafter referred to as UWB) radars are used.

Процесс поиска пострадавших в снежных завалах осуществляется путем управления перемещением поискового устройства по поверхности снежного завала по радиоканалу. При отсутствии посторонних предметов в структуре снежного завала сигнал, передаваемый на устройство отображения будет иметь постоянные параметры в течение всего времени сканирования снежного завала. При нахождении в снежном завале пострадавшего, зондирующий сигнал будет отражаться от него до тех пор, пока мобильное устройство находится над его поверхностью. По пройденному мобильным устройством пути можно судить о размерах пострадавшего и таким образом осуществлять его селекцию от посторонних предметов.The process of searching for victims in snow debris is carried out by controlling the movement of the search device along the surface of the snow block via a radio channel. In the absence of foreign objects in the snow blockage structure, the signal transmitted to the display device will have constant parameters throughout the entire time of scanning the snow blockage. If the victim is in the snow, the probing signal will be reflected from him as long as the mobile device is above its surface. Based on the path traveled by the mobile device, one can judge the size of the victim and thus select him from foreign objects.

Принципиальная работоспособность предлагаемого мобильного устройства продемонстрирована в ходе испытаний в Эльбрусском высокогорном поисково-спасательном отряде.The fundamental performance of the proposed mobile device was demonstrated during tests in the Elbrus high-mountain search and rescue team.

Техническая задача данной полезной модели состоит в разработке такого устройства, которое обеспечивало бы технический результат, заключающийся в обеспечении безопасности спасателей, ведущих поиск и обнаружение пострадавших под снежными завалами и лавинами (имеющих высокий риск провала) при проведении поисково-спасательных работ поисково-спасательными формированиями МЧС России.The technical task of this utility model is to develop a device that would provide a technical result, which consists in ensuring the safety of rescuers searching for and detecting victims under snow rubble and avalanches (who have a high risk of failure) during search and rescue operations by search and rescue units of the Ministry of Emergency Situations Russia.

Техническая задача решается благодаря тому, что дистанционно управляемое устройство для поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах содержит приемно-передающий антенный блок, состоящий из металлического корпуса, сверху которого установлена плата управления, которая с помощью разъемов соединяется с приемником и передатчиком и закрепляется на корпусе с помощью стоек и винтов, а в нижней части закреплена приемно-передающая резистивно-нагруженная антенна на основе фольгированного стеклотекстолита, к входным контактам которой с помощью механических ловителей подключаются антенный усилитель в составе приемника и генератор импульсов в составе передатчика, компоненты которых расположены в пластиковых корпусах, прикрепленных к металлическому корпусу, внутренний объем которого заполнен радиопоглощающим материалом, снаружи антенный модуль закрыт пластиковым корпусом, на котором расположены разъемы для подключения ноутбука и блок питания, на внутренней поверхности пластикового корпуса расположена плата коммутации, на которой размещен модуль беспроводной связи Wi-Fi, при этом приемно-передающая антенна выполнена с возможностью передачи и приема сверхширокополосного сигнала, а передающая и приемная части антенны выполнены слабонаправленными и представляют собой бистатическую антенную систему, у которой передающая и приемная части разнесены. Новизна состоит в том, что в отличие от прототипа, в предлагаемом устройстве на специальной радиоуправляемой транспортировочной платформе размещены приемник сигналов управления платформой, исполнительное устройство приемника управления платформой, две колесные пары, причем задняя колесная пара отвечает за передвижение взад-вперед и установлена на оси, которая через червячную передачу соединена с электрическим двигателем, управление электрическим двигателем осуществляется от исполнительного устройства приемника управления платформой и одновременно является датчиком перемещения, передняя колесная пара отвечает за повороты влево-вправо и механически связана с блоком управления.The technical problem is solved due to the fact that a remotely controlled device for searching for victims in snow rubble and avalanches contains a receiving and transmitting antenna unit consisting of a metal case, on top of which there is a control board, which is connected to the receiver and transmitter using connectors and is fixed on the case with using racks and screws, and in the lower part there is a transmitting and receiving resistive-loaded antenna based on foil fiberglass, to the input contacts of which an antenna amplifier as part of the receiver and a pulse generator as part of the transmitter, the components of which are located in plastic cases, are connected using mechanical catchers, attached to a metal case, the internal volume of which is filled with radio-absorbing material, on the outside the antenna module is covered with a plastic case on which connectors for connecting a laptop and a power supply are located, on the inner surface of the plastic case there is a switching board on which the Wi-Fi wireless communication module is located, with In this case, the receiving and transmitting antenna is designed to transmit and receive an ultra-wideband signal, and the transmitting and receiving parts of the antenna are weakly directional and represent a bistatic antenna system in which the transmitting and receiving parts are separated. The novelty lies in the fact that, unlike the prototype, in the proposed device, on a special radio-controlled transport platform, a platform control signal receiver, an actuator for the platform control receiver, two wheel pairs are placed, and the rear wheel pair is responsible for moving back and forth and is mounted on an axle, which is connected through a worm gear to an electric motor, the electric motor is controlled from the actuator of the platform control receiver and is at the same time a displacement sensor, the front wheel pair is responsible for turning left and right and is mechanically connected to the control unit.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 представлено дистанционно управляемое устройство для поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах.In fig. 1 shows a remote-controlled device for searching for victims in snow debris and avalanches.

На фиг. 2 представлена структурная схема дистанционно управляемого устройства для поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах.In fig. Figure 2 shows a block diagram of a remotely controlled device for searching for victims in snow debris and avalanches.

На фиг. 3 представлены трасса СШП радиолокатора (а), глубинный разрез профиля (б) и временный разрез профиля (в).In fig. Figure 3 shows the UWB radar trace (a), the depth section of the profile (b) and the time section of the profile (c).

На фиг. 4 представлен пример георадиолокационного профиля.In fig. Figure 4 shows an example of a georadar profile.

На фиг. 5 представлен пример радарограммы, полученная при проходе в районе вершины Эльбруса.In fig. Figure 5 shows an example of a radargram obtained during a passage in the area of the Elbrus peak.

Как показано на фиг. 1 и 2 дистанционно управляемое устройство для поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах содержит специальную радиоуправляемую транспортировочную платформу 1 на которой размещены приемник сигналов управления платформой 2, исполнительное устройство приемника управления платформой 3, две колесные пары 4 и 4', СШП радиолокатор 5, блок питания 6.As shown in FIG. 1 and 2, a remote-controlled device for searching for victims in snow debris and avalanches contains a special radio-controlled transport platform 1 on which a platform control signal receiver 2, an actuator for the platform control receiver 3, two wheel pairs 4 and 4', a UWB radar 5, and a power supply are located 6.

СШП радиолокатор 5 состоит из генератора импульсов 7, приемника со стробоскопическим преобразователем и АЦП 8, передающей и приемной антенн 9 и 10, блока управления 11 и устройства отображения 12.UWB radar 5 consists of a pulse generator 7, a receiver with a stroboscopic converter and an ADC 8, transmitting and receiving antennas 9 and 10, a control unit 11 and a display device 12.

Конструктивно приемник со стробоскопическим преобразователем и АЦП 8 и генератор импульсов 7 объединены с приемной и передающей антеннами 9 и 10 и образуют так называемый антенный блок 13 (фиг. 2).Structurally, a receiver with a stroboscopic converter and an ADC 8 and a pulse generator 7 are combined with receiving and transmitting antennas 9 and 10 and form the so-called antenna unit 13 (Fig. 2).

Задняя колесная пара 4' отвечает за передвижение взад-вперед и установлена на оси, которая через червячную передачу соединена с электрическим двигателем. Управление электрическим двигателем осуществляется от исполнительного устройства приемника управления платформой 3. Задняя колесная пара 4' одновременно является датчиком перемещения.The rear wheel pair 4' is responsible for moving back and forth and is mounted on an axle, which is connected to an electric motor through a worm gear. The electric motor is controlled from the actuator of the platform control receiver 3. The rear wheel pair 4' is also a displacement sensor.

Передняя колесная пара 4 отвечает за повороты влево-вправо, механически связана с блоком управления 11. который приводится в действие от исполнительного устройства приемника управления платформой 3.The front wheel pair 4 is responsible for turning left and right and is mechanically connected to the control unit 11, which is driven by the actuator of the platform control receiver 3.

Основой антенного блока 13 является антенный модуль, состоящий из металлического корпуса, в нижней части которого закреплена приемно-передающая резистивно-нагруженная антенна на основе фольгированного стеклотекстолита. Для обеспечения требуемого уровня демпфирования антенн внутренний объем корпуса заполнен радиопоглощающим материалом.The basis of the antenna unit 13 is an antenna module consisting of a metal casing, in the lower part of which a transmitting and receiving resistive-loaded antenna based on foil fiberglass is fixed. To ensure the required level of antenna damping, the internal volume of the housing is filled with radio-absorbing material.

К входным контактам антенн с помощью механических ловителей подключаются антенный усилитель приемника и генератор импульсов передатчика. Для исключения влияния поглощающего материала на электронные компоненты приемник и передатчик расположены в пластиковых корпусах, прикрепленных к металлическому корпусу.The antenna amplifier of the receiver and the pulse generator of the transmitter are connected to the input contacts of the antennas using mechanical catchers. To eliminate the influence of absorbing material on electronic components, the receiver and transmitter are located in plastic housings attached to a metal housing.

Сверху металлического корпуса установлена плата управления, которая с помощью разъемов соединяется с приемником и передатчиком. Плата управления закрепляется на корпусе с помощью стоек и винтов.A control board is installed on top of the metal case, which is connected to the receiver and transmitter using connectors. The control board is secured to the housing using stands and screws.

Снаружи антенный модуль закрыт пластиковым корпусом, на котором расположены разъемы для подключения ноутбука и блок питания 6.On the outside, the antenna module is covered with a plastic case on which connectors for connecting a laptop and a power supply 6 are located.

На внутренней поверхности пластикового корпуса расположена плата коммутации, на которой размещен модуль беспроводной связи Wi-Fi.On the inner surface of the plastic case there is a switching board on which the Wi-Fi wireless communication module is located.

Соединение внешних разъемов, модуля беспроводной связи и платы управления осуществляется с помощью жгута проводов, закрепленного на внутренней поверхности пластиковой крышки.The connection between the external connectors, the wireless communication module and the control board is carried out using a wire harness attached to the inner surface of the plastic cover.

Совокупность указанных конструктивных признаков обладает новизной, существенными отличиями и способствует достижению поставленной задачи - повышение безопасности спасателей в ходе выполнения работ по поиску пострадавших в снежных завалах.The combination of these design features is novel, has significant differences and contributes to achieving the goal - increasing the safety of rescuers during the work of searching for victims in snow debris.

Отсутствие одного из элементов конструкции либо существенно снижает эффективность функционирования мобильного устройства, либо делает его работу по назначению невозможной.The absence of one of the design elements either significantly reduces the efficiency of the mobile device or makes it impossible to function as intended.

Осуществление полезной моделиImplementation of a utility model

Процесс поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах осуществляется с помощью заявленной полезной модели путем управления перемещением поискового устройства по поверхности снежного завала по радиоканалу. При отсутствии посторонних предметов в структуре снежного завала сигнал, передаваемый на устройство отображения будет иметь постоянные параметры в течение всего времени сканирования снежного завала. При нахождении в снежном завале пострадавшего, зондирующий сигнал будет отражаться от него до тех пор, пока мобильное устройство находится над его поверхностью. По пройденному мобильным устройством пути можно судить о размерах пострадавшего и таким образом осуществлять его селекцию от посторонних предметов. В отличие от других технических средств поиска, позволит существенно повысить безопасность работы спасателей при поиске пострадавших в снежных лавинах и завалах.The process of searching for victims in snow debris and avalanches is carried out using the claimed utility model by controlling the movement of the search device along the surface of the snow block via a radio channel. In the absence of foreign objects in the snow blockage structure, the signal transmitted to the display device will have constant parameters throughout the entire time of scanning the snow blockage. If the victim is in the snow, the probing signal will be reflected from him as long as the mobile device is above its surface. Based on the path traveled by the mobile device, one can judge the size of the victim and thus select him from foreign objects. Unlike other technical search tools, it will significantly increase the safety of rescuers when searching for victims in avalanches and rubble.

Спасатель, находясь на удалении от СШП радиолокатора 5, через блок управления 11, приемник сигналов управления платформой 2 и исполнительное устройство приемника управления платформой 3, осуществляет управление по радиоканалу радиоуправляемой транспортировочной платформой 1 передвигая ее по поверхности снежного завала или лавины взад-вперед и влево-вправо.The rescuer, being at a distance from the UWB radar 5, through the control unit 11, the platform control signal receiver 2 and the actuator of the platform control receiver 3, controls the radio-controlled transport platform 1 via a radio channel, moving it along the surface of a snow block or avalanche back and forth and to the left. to the right.

Передающая антенна 9 СШП радиолокатора 5 излучает зондирующие электромагнитные импульсы в тело снежной лавины, где может находиться пострадавший, которые для получения высокой разрешающей способности имеют очень малую длительность (единицы и доли наносекунды) и достаточно широкий спектр излучения. Выбор длительности импульса является компромиссом между необходимой глубиной зондирования и разрешающей способностью прибора. Для формирования зондирующих импульсов используется возбуждение передающей антенны 9 перепадом напряжения.The transmitting antenna 9 of the UWB radar 5 emits probing electromagnetic pulses into the body of the avalanche, where the victim may be located, which, in order to obtain high resolution, have a very short duration (units and fractions of a nanosecond) and a fairly wide spectrum of radiation. The choice of pulse duration is a compromise between the required probing depth and the resolution of the device. To generate probing pulses, the transmitting antenna 9 is excited by a voltage drop.

Излученный передающей антенной 9 в снежную массу электромагнитный импульс отражается от находящихся в ней предметов, в том числе тела пострадавшего.The electromagnetic pulse emitted by the transmitting antenna 9 into the snow mass is reflected from the objects in it, including the body of the victim.

В итоге на вход приемной антенны 10 поступает сигнал, представляющий собой суперпозицию сигнала, излученного передающей антенной 9 и попавшего непосредственно в приемную антенну 10 (сигнал прямого прохождения или прямая волна), и сигналов, отраженных от тела пострадавшего. Этот результирующий сигнал называется трассой (фиг. 3. а).As a result, a signal is received at the input of the receiving antenna 10, which is a superposition of the signal emitted by the transmitting antenna 9 and falling directly into the receiving antenna 10 (direct transmission signal or direct wave), and signals reflected from the victim’s body. This resulting signal is called a trace (Fig. 3.a).

Так как при решении задачи поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах необходимо обнаруживать пострадавших и на малых глубинах, то для СШП радиолокатора недопустимо наличие мертвой зоны, вызванной переключением из режима передачи в режим приема. Поэтому в предлагаемом подповерхностном радиолокаторе используются бистатические антенные системы, у которых передающая и приемная антенны разнесены на небольшое расстояние, называемое базой системы. При бистатическом зондировании для обнаружения пострадавших, расположенных на малых глубинах, необходимо обеспечить максимальные размеры зоны наблюдения отраженных сигналов. Это означает, что зоны излучения и приема антенн СШП радиолокатора должны иметь максимально возможные угловые размеры, т.е. антенны СШП радиолокатора должны являться, по существу, слабонаправленными.Since when solving the problem of searching for victims in snow rubble and avalanches, it is necessary to detect victims at shallow depths, the presence of a dead zone caused by switching from the transmitting mode to the receiving mode is unacceptable for the UWB radar. Therefore, the proposed subsurface radar uses bistatic antenna systems in which the transmitting and receiving antennas are separated by a short distance, called the system base. When bistatic sounding is used to detect victims located at shallow depths, it is necessary to ensure the maximum dimensions of the observation zone of reflected signals. This means that the emission and reception zones of the UWB radar antennas should have the maximum possible angular dimensions, i.e. UWB radar antennas must be substantially directional.

Для визуализации полученной информации используется метод, называемый методом вертикального времени, в соответствии с которым наблюдаемая картина представляет собой вертикальный разрез среды, или профиль. СШП радиолокатор перемещается вдоль профиля и через определенное расстояние регистрируется одна трасса (фиг. 3. б). В итоге на экран монитора выводится совокупность принятых трасс - радарограмма, по которой можно определить местонахождение пострадавшего, глубину его залегания и размеры (фиг. 3. в).To visualize the obtained information, a method called the vertical time method is used, according to which the observed picture is a vertical section of the environment, or profile. The UWB radar moves along the profile and after a certain distance one path is recorded (Fig. 3. b). As a result, a set of received traces is displayed on the monitor screen - a radargram, from which you can determine the location of the victim, his depth and size (Fig. 3. c).

Из-за широкой диаграммы направленности СШП радиолокатора локальные объекты наблюдаются не только в точке непосредственно под СШП радиолокатором, но также на некотором удалении в обе стороны. При этом расстояние до объекта описывается гиперболой, образую так называемую дифрагированную волну (фиг. 3. в).Due to the wide radiation pattern of the UWB radar, local objects are observed not only at the point directly under the UWB radar, but also at some distance in both directions. In this case, the distance to the object is described by a hyperbola, forming a so-called diffracted wave (Fig. 3.c).

Для улучшения наглядности в подповерхностной радиолокации используется также заимствованный из сейсморазведки яркостный метод отображения радарограммы. В соответствии с этим методом весь диапазон амплитуд принятого сигнала разбивают на интервалы, и каждому интервалу присваивается свой цвет. Если амплитуда принятого сигнала в данной точке по глубине попадает в определенный интервал, ей присваивается этот цвет. В результате каждая трасса профиля представляет собой вертикальную линию с изменяющимся цветом. Наибольшей наглядностью обладает радарограмма, где используется палитра с градациями серого цвета, при этом изменятся его яркость. На практике в большинстве случаев используется именно яркостный метод отображения радарограммы, т.к. он наиболее удобен для интерпретации (фиг. 4).To improve visibility in subsurface radar, the brightness method of displaying a radargram, borrowed from seismic exploration, is also used. In accordance with this method, the entire amplitude range of the received signal is divided into intervals, and each interval is assigned its own color. If the amplitude of the received signal at a given point in depth falls within a certain interval, it is assigned this color. As a result, each profile trace is a vertical line with a changing color. The radargram that uses a palette with gradations of gray color is the most visual, and its brightness will change. In practice, in most cases, it is the brightness method of displaying the radargram that is used, because it is most convenient for interpretation (Fig. 4).

Как и для классического радиолокатора, для СШП радиолокатора основными параметрами является излучаемая мощность, чувствительность приемного устройства, динамический диапазон, полоса частот.As for a classic radar, the main parameters for a UWB radar are the radiated power, the sensitivity of the receiving device, the dynamic range, and the frequency band.

С практической точки зрения самыми важными параметрами СШП радиолокатора являются глубина зондирования (глубинность) и разрешающая способность по глубине.From a practical point of view, the most important parameters of a UWB radar are the sounding depth (depth) and depth resolution.

Разрешающая способность по глубине - это минимальное расстояние по вертикали между двумя объектами, при котором возможно раздельное наблюдение этих объектов. Разрешающая способность зависит от длительности зондирующего импульса - чем меньше длительность импульса, тем выше разрешающая способность.Depth resolution is the minimum vertical distance between two objects at which separate observation of these objects is possible. Resolution depends on the duration of the probing pulse - the shorter the pulse duration, the higher the resolution.

Глубина зондирования зависит как от технических характеристик СШП радиолокатора (излучаемой мощности, чувствительности и т.д.), так и от электрических свойств снежного покрова. При распространении электромагнитной волны в снегу, происходит растекание токов проводимости в объеме, приводящее к затуханию электромагнитной волны. Поэтому важнейшей характеристикой, влияющей на глубину зондирования, является удельное затухание в среде.The sounding depth depends both on the technical characteristics of the UWB radar (emitted power, sensitivity, etc.) and on the electrical properties of the snow cover. When an electromagnetic wave propagates in snow, conduction currents spread throughout the volume, leading to attenuation of the electromagnetic wave. Therefore, the most important characteristic affecting the probing depth is the specific attenuation in the medium.

Зондируемые среды имеют значительный разброс по удельному затуханию, которое зависит от спектра зондирующей электромагнитной волны, типа исследуемой среды, ее минерализации и влагонасыщенности. Особенностью практически всех природных и искусственных сред является значительное увеличение удельного затухания с ростом частоты несущего колебания. Поэтому при проектировании СШП радиолокаторов с целью увеличения глубины зондирования стремятся использовать как можно более низкие частоты, а для сохранения разрешающей способности уменьшают длительность импульса, приходя в итоге к сигналам, имеющим практически один период несущего колебания. Для таких сигналов ширина спектра Δƒ сопоставима с его центральной частотой ƒ0 (Δƒ≈ƒ0), и они называются сверхширокополосными.The probed media have a significant spread in specific attenuation, which depends on the spectrum of the probe electromagnetic wave, the type of the probed medium, its mineralization and moisture saturation. A feature of almost all natural and artificial environments is a significant increase in specific attenuation with increasing frequency of the carrier oscillation. Therefore, when designing UWB radars, in order to increase the sensing depth, they strive to use the lowest possible frequencies, and to maintain resolution, they reduce the pulse duration, ultimately arriving at signals that have almost one period of the carrier oscillation. For such signals, the spectrum width Δƒ is comparable to its central frequency ƒ 0 (Δƒ≈ƒ 0 ), and they are called ultra-wideband.

Следует заметить, что процесс радиолокационного наблюдения при использовании СШП сигналов значительно отличается от аналогичного процесса при использовании традиционных узкополосных сигналов. В СШП радаре сигнал при излучении, отражении от цели и приеме неоднократно меняет свою форму. Одни из этих изменений (при излучении, приеме, формировании диаграммы направленности) поддаются расчету, другие (при отражении от цели, прохождении через среду), как правило, остаются неизвестными. В результате неизвестной становится форма принятого сигнала. Поэтому классическая оптимальная обработка этого сигнала с помощью согласованного фильтра или коррелятора становится невозможной.It should be noted that the process of radar observation when using UWB signals differs significantly from a similar process when using traditional narrowband signals. In a UWB radar, the signal repeatedly changes its shape as it is emitted, reflected from a target, and received. Some of these changes (during emission, reception, formation of the radiation pattern) can be calculated, others (during reflection from a target, passing through a medium) as a rule remain unknown. As a result, the shape of the received signal becomes unknown. Therefore, classical optimal processing of this signal using a matched filter or correlator becomes impossible.

Поскольку дальности до обнаруживаемых пострадавших невелики и зачастую сравнимы с размерами самих объектов, то эти объекты уже не могут рассматриваться как отражающие точки или даже совокупности таких точек. Чаще всего объекты нужно рассматривать как распределенные и учитывать явления дифракции на соответствующих отражающих поверхностях. На сегодняшний день расчет эффективной площади рассеивания пострадавшего, облучаемого СШП сигналом, выполнен только для самых простых форм.Since the distances to the detected victims are small and often comparable to the size of the objects themselves, these objects can no longer be considered as reflecting points or even collections of such points. Most often, objects need to be considered as distributed and the phenomena of diffraction on the corresponding reflective surfaces must be taken into account. To date, the calculation of the effective scattering area of a victim irradiated by a UWB signal has been carried out only for the simplest forms.

В качестве иллюстрации возможности достижения поставленной цели при определении потенциально опасных участков, скрытых под снегом, приведена радарограмма, полученная при проходе в районе вершины Эльбруса (фиг. 5).To illustrate the possibility of achieving this goal when identifying potentially dangerous areas hidden under snow, a radargram obtained during a passage in the area of the peak of Elbrus is shown (Fig. 5).

Claims (1)

Дистанционно управляемое устройство для поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах, содержащее приемно-передающий антенный блок, состоящий из металлического корпуса, сверху которого установлена плата управления, которая с помощью разъемов соединяется с приемником и передатчиком и закрепляется на корпусе с помощью стоек и винтов, а в нижней части закреплена приемно-передающая резистивно-нагруженная антенна на основе фольгированного стеклотекстолита, к входным контактам которой с помощью механических ловителей подключаются антенный усилитель в составе приемника и генератор импульсов в составе передатчика, компоненты которых расположены в пластиковых корпусах, прикрепленных к металлическому корпусу, внутренний объем которого заполнен радиопоглощающим материалом, снаружи антенный модуль закрыт пластиковым корпусом, на котором расположены разъемы для подключения ноутбука и блок питания, на внутренней поверхности пластикового корпуса расположена плата коммутации, на которой размещен модуль беспроводной связи Wi-Fi, при этом приемно-передающая антенна выполнена с возможностью передачи и приема сверхширокополосного сигнала, а передающая и приемная части антенны выполнены слабонаправленными и представляют собой бистатическую антенную систему, у которой передающая и приемная части разнесены, отличающееся тем, что приемно-передающий антенный блок располагается на радиоуправляемой транспортировочной платформе, на которой размещены приемник сигналов управления платформой, исполнительное устройство приемника управления платформой, две колесные пары, причем задняя колесная пара отвечает за передвижение взад-вперед и установлена на оси, которая через червячную передачу соединена с электрическим двигателем, управление электрическим двигателем осуществляется от исполнительного устройства приемника управления платформой, и одновременно является датчиком перемещения, передняя колесная пара отвечает за повороты влево-вправо и механически связана с блоком управления.A remotely controlled device for searching for victims in snow debris and avalanches, containing a receiving and transmitting antenna unit consisting of a metal case, on top of which there is a control board, which is connected to the receiver and transmitter using connectors and fixed to the case using stands and screws, and in the lower part there is a transmitting and receiving resistive-loaded antenna based on foil fiberglass, to the input contacts of which an antenna amplifier as part of the receiver and a pulse generator as part of the transmitter are connected to the input contacts using mechanical catchers, the components of which are located in plastic cases attached to a metal case, internal the volume of which is filled with radio-absorbing material, the outside of the antenna module is covered with a plastic case, on which connectors for connecting a laptop and a power supply are located, on the inner surface of the plastic case there is a switching board on which the Wi-Fi wireless communication module is located, while the receiving and transmitting antenna is made with the ability to transmit and receive an ultra-wideband signal, and the transmitting and receiving parts of the antenna are made weakly directional and represent a bistatic antenna system in which the transmitting and receiving parts are separated, characterized in that the transmitting and receiving antenna unit is located on a radio-controlled transport platform on which the receiver is located platform control signals, an actuator of the platform control receiver, two wheelsets, wherein the rear wheel pair is responsible for moving back and forth and is mounted on an axle that is connected to an electric motor through a worm gear, the electric motor is controlled by the actuator of the platform control receiver, and at the same time it is a motion sensor, the front wheel pair is responsible for turning left and right and is mechanically connected to the control unit.
RU2023114159U 2023-05-30 REMOTE CONTROLLED DEVICE FOR SEARCHING FOR VICTIMS IN SNOW BARS AND AVALANCHES RU220409U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU220409U1 true RU220409U1 (en) 2023-09-12

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2116099C1 (en) * 1995-10-06 1998-07-27 Кравченко Юрий Павлович Method locating position of buried biological objects or their remains and device for its realization
US20170043220A1 (en) * 2011-03-11 2017-02-16 Totalfoersvarets Forskningsinstitut Method and device for searching through collapsed ground
RU209842U1 (en) * 2020-11-27 2022-03-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий MOBILE DEVICE FOR SEARCHING VICTIMS IN SNOW BLOCKS AND AVALANCHES
WO2022190003A1 (en) * 2021-03-09 2022-09-15 Pannala Suma Gouri Radar sensor-based bio-inspired autonomous mobile robot using ble location tracking for disaster rescue

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2116099C1 (en) * 1995-10-06 1998-07-27 Кравченко Юрий Павлович Method locating position of buried biological objects or their remains and device for its realization
US20170043220A1 (en) * 2011-03-11 2017-02-16 Totalfoersvarets Forskningsinstitut Method and device for searching through collapsed ground
RU209842U1 (en) * 2020-11-27 2022-03-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий MOBILE DEVICE FOR SEARCHING VICTIMS IN SNOW BLOCKS AND AVALANCHES
WO2022190003A1 (en) * 2021-03-09 2022-09-15 Pannala Suma Gouri Radar sensor-based bio-inspired autonomous mobile robot using ble location tracking for disaster rescue

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Azevedo et al. Micropower impulse radar
CN1184491C (en) Concealed weapons detection system
US5790032A (en) Method of and apparatus for detecting living bodies
US5680048A (en) Mine detecting device having a housing containing metal detector coils and an antenna
US6825456B2 (en) Signal processing for object detection system
US20090195435A1 (en) Hand-held device and method for detecting concealed weapons and hidden objects
WO2008001092A2 (en) Radar for through wall detection
JPH08511341A (en) Ultra wideband radar motion sensor
EP0045763A1 (en) A sonar distance sensing apparatus
Crocco et al. A review on ground penetrating radar technology for the detection of buried or trapped victims
CN102301255A (en) Mobile millimeter wave imaging radar system
Grazzini et al. An ultra-wideband high-dynamic range GPR for detecting buried people after collapse of buildings
RU2681271C1 (en) Device for searching for mines and mines on the basis of the radar parametric method
US10901079B2 (en) Portable penetrating radar
NO952071D0 (en) System for detecting and measuring atmospheric movements
RU220409U1 (en) REMOTE CONTROLLED DEVICE FOR SEARCHING FOR VICTIMS IN SNOW BARS AND AVALANCHES
RU209842U1 (en) MOBILE DEVICE FOR SEARCHING VICTIMS IN SNOW BLOCKS AND AVALANCHES
RU2283519C1 (en) Geophysical complex gfk-1 for searching subsurface objects
KR101551824B1 (en) Radar for detecting object under the ground and method for detecting the same
RU2375729C1 (en) Geophysical radar
EP1643264A1 (en) Concealed weapons detection system
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects
Azevedo et al. Statement of capabilities: Micropower Impulse Radar (MIR) technology applied to mine detection and imaging
RU205767U1 (en) DEVICE FOR SEARCHING FOR INJURIES UNDER THE DEPOSITS OF DESTROYED BUILDINGS TSPP "ZAVAL"
CN202995038U (en) Tunnel surrounding rock deformation measuring and pre-warning system based on continuous wave radar