RU2309432C1 - Device for detecting objects - Google Patents
Device for detecting objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2309432C1 RU2309432C1 RU2006104041/09A RU2006104041A RU2309432C1 RU 2309432 C1 RU2309432 C1 RU 2309432C1 RU 2006104041/09 A RU2006104041/09 A RU 2006104041/09A RU 2006104041 A RU2006104041 A RU 2006104041A RU 2309432 C1 RU2309432 C1 RU 2309432C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- radio
- objects
- computing unit
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к системам для обнаружения неразрешенных предметов и веществ в контролируемых объектах и может быть использовано при досмотре пассажиров на транспорте и посетителей общественных учреждений и зданий.The invention relates to systems for detecting unauthorized objects and substances in controlled objects and can be used when inspecting passengers in vehicles and visitors to public institutions and buildings.
Известно устройство для обнаружения взрывчатых веществ в контролируемых предметах, преимущественно в авиабагаже, в которое введена радиационная защита, выполненная в виде кругового разомкнутого П-образного ступенчатого тоннеля, внутри которого размещены средство транспортирования предметов, блоки детектирования гамма-излучения, излучатель тепловых нейтронов и отражатели нейтронов. Средство транспортирования выполнено в виде круговой кольцевой грузовой платформы с приводами ее вращения, а излучатель - в виде блока с излучающей нейтроны поверхностью. Тоннель смонтирован симметрично относительно своей вертикальной диаметральной плоскости, проходящей через центр блока излучателя. Грузовая платформа установлена горизонтально на опорных катках, а ее внутренняя торцовая поверхность взаимодействует с центрирующими катками. Приводы вращения установлены под грузовой платформой и имеют ведущие катки, взаимодействующие с ее поверхностью (см. патент РФ №2011974, кл. G01N 23/222, 1994).A device is known for detecting explosives in controlled objects, mainly in air baggage, into which radiation protection is introduced, made in the form of a circular open U-shaped step tunnel, inside which are placed the means of transportation of objects, gamma radiation detection units, thermal neutron emitter and neutron reflectors . The transportation means is made in the form of a circular annular cargo platform with drives for its rotation, and the emitter is in the form of a block with a surface emitting neutrons. The tunnel is mounted symmetrically with respect to its vertical diametrical plane passing through the center of the emitter unit. The loading platform is mounted horizontally on the track rollers, and its inner end surface interacts with the centering rollers. Rotation drives are installed under the loading platform and have driving rollers interacting with its surface (see RF patent No. 20111974, class G01N 23/222, 1994).
Недостатком известного устройства являются невысокая производительность и сложность процедуры досмотра контролируемых объектов при низкой безопасности персонала.A disadvantage of the known device is the low productivity and complexity of the inspection procedure of controlled objects with low personnel safety.
Также известно устройство для обнаружения взрывчатого вещества в объеме (в багаже), которое относится к распознаванию объектов. Его использование для обнаружения взрывчатых веществ в багаже позволяет определить наличие или отсутствие объекта с малой толщиной в трехмерном пространстве. Данное устройство осуществляет сканирование объема излучением для определения заранее заданного свойства каждого из множества элементов, составляющих объем, и идентификацию объема как объема, подозрительного на наличие взрывчатого вещества. При этом сканирование производят в трехмерном объеме для определения плотности каждого объемного элемента изображения, связывают и помечают объемные элементы изображения, имеющие сходные плотности, для оценки непрерывности множества объемных элементов изображения, определяют объем каждой непрерывной области из объемных элементов изображения со сходными плотностями, сравнивают объем каждой такой непрерывной области с первой пороговой величиной и идентифицируют каждую непрерывную область, объем которой превышает первую пороговую величину, как подозрительную область, определяют массу каждой подозрительной области, сравнивают массу каждой подозрительной области со второй пороговой величиной и идентифицируют каждую подозрительную область, масса которой превышает вторую пороговую величину, как область, потенциально содержащую взрывчатое вещество (см. патент РФ №2161820, кл. G06K 9/50, 2001).Also known is a device for detecting explosives in volume (in baggage), which relates to the recognition of objects. Its use to detect explosives in baggage allows you to determine the presence or absence of an object with a small thickness in three-dimensional space. This device scans the volume with radiation to determine a predetermined property of each of the many elements that make up the volume, and identifies the volume as the volume suspected of having an explosive. In this case, scanning is performed in three-dimensional volume to determine the density of each volumetric image element, associate and mark volumetric image elements having similar densities to assess the continuity of many volumetric image elements, determine the volume of each continuous region from volumetric image elements with similar densities, compare the volume of each of such a continuous region with a first threshold value and identify each continuous region, the volume of which exceeds the first threshold in the value, as a suspicious area, determine the mass of each suspicious area, compare the mass of each suspicious area with a second threshold value and identify each suspicious area, the mass of which exceeds the second threshold value, as the area potentially containing explosive (see RF patent No. 2161820, cl G06K 9/50, 2001).
Недостатком данного устройства также являются невысокая производительность и сложность процедуры досмотра контролируемых объектов при низкой безопасности персонала.The disadvantage of this device is also the low productivity and complexity of the inspection procedure of controlled objects with low personnel safety.
Наиболее близким аналогом по своей технической сущности является устройство для обнаружения предметов, скрытых под одеждой людей, содержащее последовательно соединенные узел регистрации электромагнитного поля, блок обработки и блок отображения информации, причем узел регистрации электромагнитного поля выполнен в виде радиометра и радиоприемной антенны, снабженной узлом сканирования, подключенным к блоку отображения информации, антенна выполнена с возможностью фокусирования ее луча в процессе сканирования на участке поверхности тела человека, между этой поверхностью и радиоприемной антенной помещена ширма с щелью для прохождения луча антенны, окружающая устройство и покрытая материалом, поглощающим электромагнитные волны, выполненная с возможностью поддержания этого материала при температуре, отличной от температуры тела человека (см. патент РФ №2133971, кл. G01V 3/11, 1999).The closest analogue in its technical essence is a device for detecting objects hidden under clothing of people, containing a serially connected electromagnetic field registration unit, a processing unit and an information display unit, the electromagnetic field registration unit being made in the form of a radiometer and a radio receiving antenna equipped with a scanning unit, connected to the information display unit, the antenna is configured to focus its beam during scanning on a surface area t In humans, between this surface and the radio antenna there is a screen with a slit for passing the antenna beam, surrounding the device and covered with material that absorbs electromagnetic waves, made with the possibility of maintaining this material at a temperature different from the human body temperature (see RF patent No. 2133971, C. G01V 3/11, 1999).
Недостатком данного устройства также является невозможность определения наличия взрывчатых веществ в обнаруженных скрытых предметах.The disadvantage of this device is the inability to determine the presence of explosives in detected hidden objects.
Техническим результатом, на который направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение выявления взрывчатых веществ в скрытых под одеждой человека предметах.The technical result to which the proposed technical solution is directed is to ensure the detection of explosives in objects hidden under human clothing.
Указанный технический результат достигается за счет того, что установка для обнаружения неразрешенных предметов и веществ в контролируемых объектах содержит антенну для сканирования контролируемого объекта, выполненную предпочтительно в виде двумерной антенной решетки, кинематически соединенную с поворотным устройством и направленную на, по меньшей мере, одну кабину досмотра контролируемых объектов, вычислительный блок, выполненный с возможностью построения радиопортрета объекта, генератор радиоимпульсов, связанный первым выходом с первым входом первого переключателя, а вторым выходом с первым входом, по меньшей мере, одного квадратичного детектора сигналов, который выходом подключен ко входу, по меньшей мере, одного аналого-цифрового преобразователя, соединенного выходами через, по меньшей мере, один блок цифровой обработки, формирующий массив дальностей и амплитуд сигналов, отраженных от каждого участка контролируемого объекта, с первыми информационными входами вычислительного блока, выход первого переключателя соединен с первым выводом второго переключателя, подключенного вторым выводом к выводу антенны, а третьим выводом ко входу третьего переключателя, соединенного первым и вторым выходами соответственно со входами широкополосного приемника сигналов и, по меньшей мере, одного полосового фильтра, подключенного выходом к входу порогового устройства, которое выходами соединено со вторыми информационными входами вычислительного блока, при этом информационные выводы указанного вычислительного блока связаны с, по меньшей мере, одним монитором компьютера для рельефного отображения радиопортрета контролируемого объекта и содержащихся в нем скрытых предметов, управляющий выход указанного вычислительного блока соединен с управляющим входом второго генератора радиоимпульсов, подключенного выходом ко второму входу первого переключателя, причем выход широкополосного приемника сигналов связан со вторым входом, по меньшей мере, одного квадратичного детектора сигналов.The specified technical result is achieved due to the fact that the installation for detecting unauthorized objects and substances in controlled objects contains an antenna for scanning the controlled object, preferably made in the form of a two-dimensional antenna array, kinematically connected to a rotary device and aimed at at least one inspection cabin controlled objects, a computing unit configured to construct a radio portrait of the object, a radio pulse generator associated with the first output m with the first input of the first switch, and the second output with the first input of at least one quadratic signal detector, which is connected by an output to the input of at least one analog-to-digital converter connected by outputs through at least one digital unit processing, forming an array of ranges and amplitudes of the signals reflected from each section of the controlled object, with the first information inputs of the computing unit, the output of the first switch is connected to the first output of the second switch For connected by the second output to the output of the antenna, and by the third output to the input of the third switch, connected by the first and second outputs respectively to the inputs of the broadband signal receiver and at least one band-pass filter connected by the output to the input of the threshold device, which is connected to the outputs by the second information inputs of the computing unit, while the information outputs of the specified computing unit are associated with at least one computer monitor for bump mapping radio ortreta controlled object and contained therein concealed objects, the control output of said computing unit is connected to the control input of the second oscillator RF pulse, the connected output to the second input of the first switch, the broadband signal output of the receiver is connected to a second input of at least one square-law detector signals.
Кроме того, первый генератор радиоимпульсов может быть выполнен с возможностью формирования радиоимпульсов длительностью не менее 50 пикосекунд с заполнением несущей частотой, имеющей величину в диапазоне значений от 20 до 50 ГГц.In addition, the first radio pulse generator can be configured to generate radio pulses lasting at least 50 picoseconds with filling the carrier frequency, having a value in the range of values from 20 to 50 GHz.
Кроме того, второй генератор радиоимпульсов может быть выполнен с возможностью формирования радиоимпульсов с заполнением несущей частотой, равной 40 ГГц, и длительностью 0,1 микросекунды. Данный технический результат достигается также за счет того, что антенна может быть выполнена с возможностью сканирования контролируемого объекта сверхкороткими импульсами миллиметрового диапазона волн с мощностью, допустимой санитарными нормами, и за счет того, что вычислительный блок может быть выполнен с возможностью применения в вычислениях, по меньшей мере, одного преобразования Радона. Кроме того, широкополосный приемник может быть выполнен с полосой пропускания, равной 20 ГГц, а квадратичный детектор сигналов может быть выполнен с возможностью функционирования в диапазоне частот от 0 до 2 ГГц. Указанный технический результат достигается также за счет того, что, по меньшей мере, одна кабина досмотра контролируемых объектов может быть выполнена с возможностью размещения в ней неразрешенных предметов и веществ, расположенных в контролируемых объектах, а также за счет того, что, по меньшей мере, один монитор компьютера может быть выполнен с возможностью отображения на экране привлекающих внимание оператора цветовых и/или звуковых сигналов в случае обнаружения в качестве неразрешенных веществ взрывчатых веществ.In addition, the second radio pulse generator may be configured to generate radio pulses with a carrier frequency of 40 GHz and a duration of 0.1 microseconds. This technical result is also achieved due to the fact that the antenna can be configured to scan a controlled object with ultrashort pulses of the millimeter wave range with a power acceptable by sanitary standards, and due to the fact that the computing unit can be used in computing at least at least one Radon transform. In addition, a broadband receiver may be configured with a bandwidth of 20 GHz, and a quadratic detector of signals may be configured to operate in a frequency range from 0 to 2 GHz. The specified technical result is also achieved due to the fact that at least one cabin for inspection of controlled objects can be configured to accommodate unauthorized objects and substances located in controlled objects, as well as due to the fact that at least one computer monitor can be configured to display color and / or sound signals that attract the operator’s attention on the screen if explosives are detected as unauthorized substances.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где показана блок-схема установки для обнаружения неразрешенных предметов и веществ в контролируемых объектах.The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of an installation for detecting unauthorized objects and substances in controlled objects.
Показанная на блок-схеме установка для обнаружения неразрешенных предметов и веществ в контролируемых объектах имеет антенну 1 в виде двумерной антенной решетки, поворотное устройство 2, кабину 3 досмотра контролируемых объектов, блок 4 формирования управляющих сигналов, вычислительный блок 5, первый генератор 6 радиоимпульсов, переключатель 7, квадратичный детектор 8 сигналов, аналого-цифровой преобразователь 9, блок 10 цифровой обработки сигналов, переключатели 11, 12, широкополосный приемник 13 сигналов, полосовой фильтр 14, пороговое устройство 15, компьютер 16, включающий в себя системный блок 17 и монитор 18, и второй генератор 19 радиоимпульсов.The installation shown in the block diagram for detecting unauthorized objects and substances in controlled objects has an antenna 1 in the form of a two-dimensional antenna array, a rotary device 2, a cabin 3 for inspecting controlled objects, a control signal generating unit 4, a computing unit 5, a first radio pulse generator 6, a switch 7, a quadratic detector of signals 8, an analog-to-digital converter 9, a digital signal processing unit 10, switches 11, 12, a broadband signal receiver 13, a bandpass filter 14, a threshold device GUT 15, a computer 16 comprising a system unit 17 and the monitor 18, and the second RF pulse generator 19.
Антенна 1 в виде двумерной антенной решетки кинематически соединена с поворотным устройством 2 и направлена на кабину 3 досмотра контролируемых объектов. Блок 4 формирования управляющих сигналов соединен выводами с первым входом поворотного устройства 2, управляющим входом вычислительного блока 5 и входом первого генератора 6 радиоимпульсов, связанного первым выходом с первым входом первого переключателя 7, а вторым выходом с первым входом квадратичного детектора 8 сигналов, который выходом подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 9, соединенного выходами через блок 10 цифровой обработки сигналов с первыми информационными входами вычислительного блока 5. Выход первого переключателя 7 соединен с первым выводом второго переключателя 11, подключенного вторым выводом к выводу антенны 1, а третьим выводом ко входу третьего переключателя 12, соединенного первым и вторым выходами соответственно со входами широкополосного приемника 13 сигналов и полосового фильтра 14, подключенного выходом ко входу порогового устройства 15, которое выходами соединено со вторыми информационными входами вычислительного блока 5. При этом информационные выводы вычислительного блока 5 связаны с выводами системного блока 17 компьютера 16, а управляющий выход вычислительного блока 5 соединен с управляющим входом второго генератора 19 радиоимпульсов, подключенного выходом ко второму входу первого переключателя 7, причем выход широкополосного приемника 13 сигналов связан со вторым входом квадратичного детектора 8 сигналов.The antenna 1 in the form of a two-dimensional antenna array is kinematically connected to the rotary device 2 and is directed to the inspection cabin 3 of the controlled objects. The control signal generating unit 4 is connected by terminals to the first input of the rotary device 2, the control input of the computing unit 5 and the input of the first radio pulse generator 6, connected by the first output to the first input of the first switch 7, and the second output to the first input of the quadratic signal detector 8, which is connected to the output to the input of the analog-to-digital Converter 9, connected by the outputs through the block 10 digital signal processing with the first information inputs of the computing unit 5. The output of the first switch The camera 7 is connected to the first terminal of the second switch 11, connected by the second terminal to the terminal of the antenna 1, and the third terminal to the input of the third switch 12, connected by the first and second outputs respectively to the inputs of the broadband signal receiver 13 and the bandpass filter 14, connected by the output to the input of the threshold device 15, which is connected to the outputs of the second information inputs of the computing unit 5. The information outputs of the computing unit 5 are connected with the conclusions of the system unit 17 of the computer 16, and vlyayuschy output computing unit 5 is connected to the control input of the second RF pulse generator 19, the output connected to the second input of the first switch 7, wherein the broadband receiver output signal 13 is connected to the second input 8 of the quadratic detector signals.
Данное устройство может быть использовано для обнаружения у человека под одеждой оружия и взрывчатых веществ (ВВ).This device can be used to detect weapons and explosives (BB) in a person under clothing.
Принцип работы предлагаемой установки заключается в том, что устройство содержит блок, излучающий сверхкороткие радиоимпульсы миллиметрового диапазона волн, принимающий и обрабатывающий в цифровом виде отраженные от человека сигналы в вычислительном блоке. В схеме устройства предусмотрены две ветви. По одной ветви схемы производится построение радиопортрета человека с размещенными на его теле предметами из различных материалов (металл, пластик, дерево), а по другой ветви схемы определяется наличие в каждом из предметов ВВ, если оно упаковано в радиопрозрачный материал.The principle of operation of the proposed installation is that the device contains a block that emits ultrashort radio pulses of the millimeter wave range, which receives and processes digitally reflected signals from a person in a computing unit. The device circuit has two branches. Using one branch of the scheme, a person’s radio portrait is built with objects from various materials (metal, plastic, wood) placed on his body, and the presence of explosives in each of the objects is determined using the other branch of the scheme if it is packaged in radio-transparent material.
Задача определения предметов, скрытых под одеждой человека, решается на принципах моноимпульсной радиолокации с использованием сверхширокополосных излучающих сигналов. Задача выявления предметов, содержащих ВВ, решается на принципах определения характерных составляющих вращательного спектра молекул ВВ в радиодиапазоне.The task of identifying objects hidden under human clothing is solved on the principles of monopulse radar using ultra-wideband emitting signals. The task of identifying objects containing explosives is solved on the principles of determining the characteristic components of the rotational spectrum of explosive molecules in the radio range.
При функционировании данное устройство создает радиопортрет тела человека со скрытыми под одеждой предметами и определение содержания ВВ в этих предметах.When operating, this device creates a radio portrait of the human body with objects hidden under clothing and the determination of the explosive content in these objects.
Это достигается тем, что проходящий досмотр человек задерживается в кабине 3 несколько (3-5) секунд и подвергается сканированию сверхкороткими импульсами миллиметрового диапазона волн и мощностью, допустимой санитарными нормами. Отраженные от человека импульсы поступают в приемник 13, преобразуются в цифровой вид и обрабатываются в вычислительном блоке 5 по времени запаздывания и по спектру. Вычислительный блок 5 определяет выступающие на поверхности тела предметы и их координаты. После этого те места, где обнаружены скрытые предметы, дополнительно облучаются гармоническим сигналом другого передатчика определенной частоты и мощности. Принимая отраженный сигнал и сравнивая его интенсивность с первоначально измеренной, определяется, содержат ли они ВВ. На экране монитора появляется радиопортрет тела человека со скрытыми под одеждой предметами, где оружие и взрывчатые вещества выделяются привлекающими внимание оператора сигналами.This is achieved by the fact that the person undergoing inspection is delayed in the cabin 3 for several (3-5) seconds and is scanned with ultrashort pulses of the millimeter wave range and the power allowed by sanitary standards. The pulses reflected from the person enter the receiver 13, are converted into digital form and processed in the computing unit 5 according to the delay time and the spectrum. Computing unit 5 determines the objects protruding on the surface of the body and their coordinates. After that, those places where hidden objects are found are additionally irradiated with a harmonic signal from another transmitter of a certain frequency and power. Taking the reflected signal and comparing its intensity with the originally measured, it is determined whether they contain explosives. A radio portrait of a person’s body with objects hidden under clothing appears on the monitor screen, where weapons and explosives are emitted by signals that attract the operator’s attention.
Установка функционирует следующим образом.The installation operates as follows.
Досмотр человека в проходной кабине 3 досмотра проводится в два этапа. Необходимо отметить, что проведение такого досмотра возможно только в радиодиапазоне. Ни лазерный, ни рентгеновский диапазон, ни тем более γ-излучение нельзя использовать для облучения человека по причине их вредного воздействия на здоровье человека.The search of a person in the entrance cabin 3 of the inspection is carried out in two stages. It should be noted that such an inspection is possible only in the radio range. Neither the laser, nor the X-ray range, nor even γ-radiation, can be used to irradiate a person because of their harmful effects on human health.
На первом этапе производится построение радиопортрета тела человека методом моноимпульсной радиолокации сверхширокополосными излучающими сигналами, который описан в книге "Вопросы перспективной радиолокации", под ред. А.В.Соколова, М., Радиотехника, 2003, стр.193, 194. Основную роль при этом играет генератор 6 радиоимпульсов, который формирует радиоимпульсы длительностью не менее 50 пикосекунд с заполнением несущей частотой, равной 37,5 ГГц. Такая длительность импульса позволит обеспечить разрешающую способность по дальности в 7,5 мм. Частота импульса наилучшим образом подходит для определения скрытых предметов, так как частоты ниже 20 ГГц отражаются одеждой, а выше 50 ГГц проникают сквозь кожу человека.At the first stage, a radio portrait of the human body is constructed by the method of monopulse radiolocation by ultra-wideband radiating signals, which is described in the book "Perspective Radar Issues", ed. A.V.Sokolova, M., Radio engineering, 2003, p. 193, 194. The main role is played by the generator of 6 radio pulses, which generates radio pulses with a duration of at least 50 picoseconds with filling the carrier frequency equal to 37.5 GHz. Such a pulse duration will provide a range resolution of 7.5 mm. The pulse frequency is best suited for detecting hidden objects, since frequencies below 20 GHz are reflected by clothing, and above 50 GHz they penetrate human skin.
Антенна 1 имеет один вход (выход), который через систему деления сигналов соединен со всеми излучателями антенной решетки.Antenna 1 has one input (output), which is connected to all radiators of the antenna array through a signal division system.
Мощность в импульсе не должна превышать 3 мВт, чтобы обеспечить допустимую санитарную норму. Антенна 1 формирует узкий луч шириной 0,8°, что позволяет сфокусировать на теле человека пятно размерами 1 на 1 см. Условно разбивая поверхность тела человека высотой 2 м и шириной (в плечах) 1 м, получаем 20000 точек площадью 1 см2, которые должны быть облучены для создания радиопортрета просвечиваемого человека.The pulse power should not exceed 3 mW to ensure an acceptable sanitary standard. Antenna 1 forms a narrow beam with a width of 0.8 °, which makes it possible to focus a spot 1 by 1 cm on the human body. Conditionally dividing the surface of the human body with a height of 2 m and a width (in shoulders) of 1 m, we get 20,000 points 1 cm 2 in area , which must be irradiated to create a radio portrait of the translucent person.
На первом этапе процедуры досмотра человека (когда происходит построение радиопортрета) переключатели 7 и 12 одномоментно устанавливаются в положение "1" (см. фиг.1), а переключатель 11 поочередно устанавливается то в положение "1" (при излучении сигнала от генератора 6 радиоимпульсов), то в положение "2" (при приеме отраженного от объекта сигнала для широкополосного приемника 13 сигналов). Поворотное устройство 2 при своем вращении обеспечивает сканирование антенной 1 поверхности тела человека (по азимуту ±27°, по углу места ±45°). Отраженный от тела человека или от скрытых предметов сигнал принимается этой же антенной 1 и передается в широкополосный приемник 13 сигналов, имеющий рабочую полосу 20 ГГц. Сигналы последовательно считываются в точках при помощи коротких стробирующих импульсов. Последовательность считывания формируется путем автоматического сдвига во времени строб-импульса на временном интервале в пределах длительности информативного сигнала или в пределах его периода следования.At the first stage of the human search procedure (when the radio portrait is being built), the switches 7 and 12 are simultaneously set to the "1" position (see Fig. 1), and the switch 11 is alternately set to the "1" position (when the signal is emitted from the radio pulse generator 6 ), then to the "2" position (when receiving the signal reflected from the object for the broadband receiver 13 signals). The rotary device 2 during its rotation provides scanning by the antenna 1 of the surface of the human body (in azimuth ± 27 °, in elevation ± 45 °). The signal reflected from the human body or from hidden objects is received by the same antenna 1 and transmitted to the broadband receiver 13 of the signals having a working band of 20 GHz. Signals are sequentially read out at points using short strobe pulses. The reading sequence is formed by automatically shifting the strobe pulse in time over a time interval within the duration of the informative signal or within its repetition period.
Длительность временного интервала, подаваемого шагом считывания, зависит от числа точек считывания. Очевидно, что длительность строб-импульса должна быть много меньше шага считывания.The duration of the time interval supplied by the read step depends on the number of read points. Obviously, the duration of the strobe should be much less than the reading step.
Информативно сигнал и строб-импульсы подаются в смеситель, на выходе которого возникают импульсы напряжения, высота которых пропорциональна мгновенным значениям исследуемого сигнала в точках считывания. Огибающая этих импульсов повторяет форму исследуемого сигнала. Таким образом, исследуемый сигнал "растягивается" во времени в несколько раз и во столько же раз расширяется эквивалентная полоса пропускания приемника 13. Для обеспечения автоматического сдвига стробирующих импульсов их период следования должен отличаться от периода следования сигнала точно на шаг считывания. Считывание можно производить не в каждый период сигнала, а через определенное число периодов.Informatively, the signal and strobe pulses are supplied to the mixer, at the output of which voltage pulses occur, the height of which is proportional to the instantaneous values of the signal under study at the read points. The envelope of these pulses follows the shape of the signal under investigation. Thus, the signal under investigation is “stretched” in time by several times and the equivalent passband of the receiver 13 is expanded by the same amount of time. To ensure automatic shift of the strobe pulses, their repetition period must differ from the repetition period of the signal by exactly the read step. Reading can be done not in each period of the signal, but after a certain number of periods.
С выхода блока 13 сигналы поступают на квадратичный детектор 8 сигналов, где указанная выше полоса в 20 ГГц переносится в диапазон в 0-2 ГГц для осуществления квантования сигналов и представления их в цифровом виде.From the output of block 13, the signals are sent to a quadratic detector of signals 8, where the aforementioned 20 GHz band is transferred to a range of 0-2 GHz to quantize the signals and present them in digital form.
Квадратичный детектор 8 может быть реализован с использованием известных технических решений, описанных в заявке на выдачу патента на изобретение 92015339, кл. G01R 23/16, 1996 (автор М.Л.Гурари), а также в патентах РФ 2007733, 2020493, кл. G01R 23/16, 1994.Quadratic detector 8 can be implemented using well-known technical solutions described in the application for the grant of a patent for the invention 92015339, cl. G01R 23/16, 1996 (author M.L. Gurari), as well as in RF patents 2007733, 2020493, class. G01R 23/16, 1994.
После этого блока предварительно обработанные сигналы поступают в аналого-цифровой преобразователь 9, а оттуда - на входы блока 10 цифровой обработки сигналов, функционирование которого приводит к формированию массивов дальностей и амплитуд сигналов, отраженных от каждого участка объекта - тела человека.After this block, the pre-processed signals are sent to the analog-to-digital converter 9, and from there to the inputs of the digital signal processing block 10, the operation of which leads to the formation of arrays of ranges and amplitudes of signals reflected from each part of the object - the human body.
При этом блок 10 преобразует сигнал в цифровую форму для последующего его измерения таким образом, как это описывается в книге В.И.Дикарев, В.А.Заренков, Д.В.Заренков. Методы и средства обнаружения объектов в управляющих средах. СПб., 2004, стр.207-213.In this case, block 10 converts the signal into digital form for its subsequent measurement in the manner described in the book by V.I. Dikarev, V.A. Zarenkov, D.V. Zarenkov. Methods and tools for detecting objects in control environments. St. Petersburg, 2004, p. 207-213.
С выходов блока 10 обработанные сигналы поступают в вычислительный блок 5, в котором, используя преобразование Радона, вычисляются и определяются элементы и участки радиопортрета тела человека.From the outputs of block 10, the processed signals are sent to computing block 5, in which, using the Radon transform, elements and sections of the radio portrait of the human body are calculated and determined.
При этом блок 5 осуществляет восстановление внутренней структуры исследуемого объекта по результатам многолучевого просвечивания, как это может быть реализовано с помощью алгоритма восстановления внутренней структуры объектов с помощью многолучевого просвечивания (см. журнал ТИИЭР, т.66, №5, стр.27-40, 1978).In this case, block 5 performs restoration of the internal structure of the object under study according to the results of multipath scanning, as this can be realized using the algorithm for restoring the internal structure of objects using multipath scanning (see TIIER journal, t.66, No. 5, p. 27-40, 1978).
После этого полученная информация поступает на системный блок 17 компьютера 16, затем на вход монитора 18.After that, the received information goes to the system unit 17 of the computer 16, then to the input of the monitor 18.
Все предметы, скрытые на его теле, рельефно отображаются на экране монитора 18 с определением материала, из которого состоит этот предмет. Системный блок 17 может быть реализован на основе известного устройства, описанного в патенте РФ 2192663, кл. G01F 1/16, 2002.All objects hidden on his body are embossed on the monitor screen 18 with the definition of the material that this object consists of. The system unit 17 can be implemented on the basis of the known device described in the patent of the Russian Federation 2192663, cl. G01F 1/16, 2002.
На втором этапе досмотра производится определение наличия ВВ в обнаруженных на первом этапе предметах.At the second stage of the inspection, the presence of explosives in the objects discovered at the first stage is determined.
Для этого вращением поворотного устройства 2, связанного с антенной 1, устанавливают антенну 1 таким образом, чтобы на каждый из выложенных предметов (координаты их определены на первом этапе) был направлен радиолуч, который облучает их радиоимпульсами, формируемыми генератором 19 радиоимпульсов. Далее отраженный от исследуемого предмета сигнал проходит через полосовой фильтр 14 и попадает на вход порогового устройства 15, которое функционирует в режиме сравнения прошедших сигналов по амплитуде (сравнение с пороговой амплитудой). Если этот предмет содержит ВВ, то на экране монитора это немедленно отражается привлекающими внимание оператора цветовыми или звуковыми сигналами.To do this, by rotating the rotary device 2 connected with the antenna 1, install the antenna 1 so that a radio beam is directed to each of the laid out objects (their coordinates are determined in the first stage), which irradiates them with radio pulses generated by the radio pulse generator 19. Further, the signal reflected from the studied object passes through the band-pass filter 14 and enters the input of the threshold device 15, which operates in the mode of comparing the transmitted signals by amplitude (comparison with the threshold amplitude). If this item contains explosives, then on the monitor screen it is immediately reflected by color or sound signals attracting the operator’s attention.
После выхода человека из кабины 3 досмотра металлические предметы оператор требует выложить и показать для более детального досмотра.After a person leaves the cabin 3 of the inspection, the metal objects the operator requires to lay out and show for a more detailed inspection.
Определение ВВ основывается на радиоспектральном методе, применяемом в квантовой электронике и молекулярной физике (см. книгу "Физическая химия", под ред. К.С.Краснова, М., Высшая школа, 2001, стр.142-145).The definition of explosives is based on the radio-spectral method used in quantum electronics and molecular physics (see the book "Physical Chemistry", edited by KS Krasnov, M., Higher School, 2001, pp. 142-145).
При облучении электромагнитным полем химического вещества, молекулы которого имеют дипольный момент (полярность), происходит поглощение квантов энергии поля молекулами вещества, что приводит к переходу этих молекул с одного квантового энергетического уровня на более высокий (как правило, на следующий). ВВ по структуре кристаллической решетки относятся к типу молекулярно-кристаллических, в которых молекулы имеют связи Ван-дер-Ваальса (достаточно слабые) и могут совершать вращательные движения. Переход с одного энергетического уровня на другой (изменяется энергия вращения молекулы) происходит на определенных частотах внешнего э/м поля, которые составляют вращательный спектр молекулы. Спектральные линии очень узкие, и если не знать точное значение частоты, то определить поглощение достаточно сложно. Определяя долю поглощенной молекулами вещества энергии на определенной частоте (заранее рассчитанной), можно идентифицировать данное вещество.When an chemical field whose molecules have a dipole moment (polarity) is irradiated with an electromagnetic field, quanta of the field energy are absorbed by the molecules of the substance, which leads to the transition of these molecules from one quantum energy level to a higher one (usually the next). According to the structure of the crystal lattice, explosives belong to the type of molecular crystalline, in which the molecules have Van der Waals bonds (rather weak) and can rotate. The transition from one energy level to another (the rotation energy of the molecule changes) occurs at certain frequencies of the external e / m field, which make up the rotational spectrum of the molecule. The spectral lines are very narrow, and if you do not know the exact value of the frequency, then it is quite difficult to determine the absorption. By determining the fraction of energy absorbed by the molecules of a substance at a certain frequency (previously calculated), this substance can be identified.
Практически все ВВ содержат в молекулах, по крайней мере, два радикала двуокиси азота (NO2). По типу молекулы этот радикал является "симметричным волчком", а значит, имеет дипольный момент. Для диапазона частот, в котором работает описанный выше радиолокатор, наилучшим образом подходит частота fпогл, примерно равная 40 ГГц, на которой совершается квантовый переход (с поглощением энергии) радикала NO2 с 1-го на 2-й энергетический уровень. Концентрация молекул ВВ на 1-м уровне даже при небольших отрицательных температурах достаточно высока.Almost all explosives contain in their molecules at least two radicals of nitrogen dioxide (NO 2 ). By the type of molecule, this radical is a "symmetrical top", which means it has a dipole moment. For the frequency range in which the above-described radar operates, the frequency f sweep , approximately equal to 40 GHz, at which a quantum transition (with energy absorption) of the NO 2 radical from the 1st to the 2nd energy level is best suited. The concentration of explosive molecules at the 1st level, even at low negative temperatures, is quite high.
С этой целью в структурную схему установки включается генератор 19, формирующий радиоимпульс с заполнением fпогл=~40 ГГц длительностью 0,1 мксек (примерное время нахождения молекулы двуокиси азота в возбужденном состоянии на 2-м квантовом уровне; далее начинается обратный переход с излучением на той же частоте, что значительно снизит чувствительность измерений). Спектр такого импульса составляет по ширине не менее 6 МГц. Мощность в импульсе можно создать максимальной (до 200 Вт), так как теперь уже будет облучаться конкретный предмет, который предохранит тело человека от воздействия СВЧ-излучения.For this purpose, a generator 19 is included in the installation’s structural diagram, which generates a radio pulse with filling f acc = ~ 40 GHz with a duration of 0.1 μsec (the approximate time the nitrogen dioxide molecule is in the excited state at the 2nd quantum level; then the reverse transition begins with radiation at the same frequency, which will significantly reduce the sensitivity of measurements). The spectrum of such a pulse is at least 6 MHz wide. The pulse power can be maximized (up to 200 W), since now a specific object will be irradiated, which will protect the human body from exposure to microwave radiation.
На втором этапе (определение ВВ в обнаруженных предметах) переключатели 7 и 12 одновременно устанавливаются в положение "2", а переключатель 11 поочередно устанавливается то в положение "1" (при излучении сигнала от генератора 19 радиоимпульсов), то в положение "2" (при приеме отраженного от объекта сигнала для полосового фильтра 14).At the second stage (detection of explosives in detected objects), the switches 7 and 12 are simultaneously set to the "2" position, and the switch 11 is alternately set to the "1" position (when a signal is emitted from the radio pulse generator 19), then to the "2" position ( when receiving a signal reflected from the object for a band-pass filter 14).
Отраженный от предмета сигнал поступает на полосовой фильтр 14 и далее на пороговое устройство 15, которое выделяет сигналы с амплитудой больше заданной. Прошедший данное пороговое устройство 15 радиосигнал гарантированно свидетельствует о наличии ВВ в исследуемых предметах.The signal reflected from the object enters the band-pass filter 14 and then to the threshold device 15, which selects signals with an amplitude greater than the specified one. Passing this threshold device 15, the radio signal is guaranteed to indicate the presence of explosives in the studied subjects.
Использование данного изобретения в практической деятельности позволяет осуществить увеличение производительности и упрощение процедуры досмотра контролируемых объектов и повышение безопасности персонала за счет использования радиоимпульсов миллиметрового диапазона электромагнитных волн.The use of this invention in practice allows for an increase in productivity and a simplification of the inspection procedure of controlled objects and an increase in personnel safety through the use of millimeter-wave electromagnetic pulses of electromagnetic waves.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006104041/09A RU2309432C1 (en) | 2006-02-10 | 2006-02-10 | Device for detecting objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006104041/09A RU2309432C1 (en) | 2006-02-10 | 2006-02-10 | Device for detecting objects |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006104041A RU2006104041A (en) | 2007-09-20 |
| RU2309432C1 true RU2309432C1 (en) | 2007-10-27 |
Family
ID=38955851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006104041/09A RU2309432C1 (en) | 2006-02-10 | 2006-02-10 | Device for detecting objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2309432C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012018275A1 (en) * | 2010-08-02 | 2012-02-09 | Оао Нпк "Нии Дальней Радиосвязи" | Device for the remote detection in a controllable space of items in the body of a person, under the clothing of the person and/or in the person's luggage |
| RU2504800C1 (en) * | 2012-06-07 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Method of forming radio portrait of object by frequency division parallel processing |
| RU2523771C2 (en) * | 2007-12-25 | 2014-07-20 | Рапискан Системз, Инк. | Improved security system for screening people |
| RU2589394C2 (en) * | 2011-04-15 | 2016-07-10 | Американ Сайенс Энд Инджиниринг, Инк. | Back-scattering system with variable size matrix sensors |
-
2006
- 2006-02-10 RU RU2006104041/09A patent/RU2309432C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523771C2 (en) * | 2007-12-25 | 2014-07-20 | Рапискан Системз, Инк. | Improved security system for screening people |
| WO2012018275A1 (en) * | 2010-08-02 | 2012-02-09 | Оао Нпк "Нии Дальней Радиосвязи" | Device for the remote detection in a controllable space of items in the body of a person, under the clothing of the person and/or in the person's luggage |
| RU2521240C1 (en) * | 2010-08-02 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество научно-производственный комплекс "Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи" | Device for remote detection of items in human body, under clothing and/or in luggage in controlled space |
| RU2589394C2 (en) * | 2011-04-15 | 2016-07-10 | Американ Сайенс Энд Инджиниринг, Инк. | Back-scattering system with variable size matrix sensors |
| RU2504800C1 (en) * | 2012-06-07 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Method of forming radio portrait of object by frequency division parallel processing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006104041A (en) | 2007-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Karpowicz et al. | Comparison between pulsed terahertz time-domain imaging and continuous wave terahertz imaging | |
| US6919838B2 (en) | Ultra-wideband imaging system | |
| US9335407B2 (en) | Detection of objects | |
| US8742753B2 (en) | Method and apparatus for sensing the presence of explosives, contraband and other molecules using nuclear quadrupole resonance | |
| US8674697B2 (en) | Long distance explosive detection using nuclear quadrupole resonance and one or more monopoles | |
| RU2411504C1 (en) | Method for remote inspection of target in monitored space | |
| US20090195435A1 (en) | Hand-held device and method for detecting concealed weapons and hidden objects | |
| US8773127B2 (en) | Transmission line array for explosive detection using nuclear quadrupole resonance | |
| RU2283485C2 (en) | Method for detection and identification of explosives | |
| US20120136585A1 (en) | Method and system for the detection and identification of explosives and/or contraband | |
| RU2309432C1 (en) | Device for detecting objects | |
| US8710837B2 (en) | Shipping container explosives and contraband detection system using nuclear quadrupole resonance | |
| CN109556503A (en) | THz clock synchronization frequency modulation continuous wave nondestructive thickness measuring detection system | |
| US20120206141A1 (en) | Method and apparatus for sensing the presence of explosives, contraband and other molecules using nuclear quadrupole resonance and a swept frequency continuous wave source | |
| Shipilov et al. | Ultra-wideband radio tomographic imaging with resolution near the diffraction limit | |
| US7915588B2 (en) | Arrangement and method for detecting an object which is arranged on a body, in particular for carrying out a security check | |
| RU2652530C1 (en) | Three-dimensional holographic radio-camera imaging system for examination | |
| RU53461U1 (en) | INSTALLATION FOR DETECTION OF UNSOLVED OBJECTS AND SUBSTANCES IN MONITORED OBJECTS | |
| RU2522853C1 (en) | Method and apparatus for detecting and identifying objects hidden under clothes on human body | |
| RU2501032C1 (en) | Method of determining permeability of barrier for broadband radar probing radiation | |
| RU2629914C1 (en) | Method for remote luggage inspection in monitored space | |
| RU2145424C1 (en) | Method of detection of object ( versions ) | |
| RU2639603C1 (en) | Method for remote inspecting target in monitored space area | |
| US11467085B2 (en) | Solid dosage component measurement device and solid dosage component measurement method | |
| US5280291A (en) | Thermodynamics-based signal receiver |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110211 |