RU2369418C1 - Method for detection of dumped bioobjects or their remains location and device for their realisation - Google Patents

Method for detection of dumped bioobjects or their remains location and device for their realisation Download PDF

Info

Publication number
RU2369418C1
RU2369418C1 RU2008129021/12A RU2008129021A RU2369418C1 RU 2369418 C1 RU2369418 C1 RU 2369418C1 RU 2008129021/12 A RU2008129021/12 A RU 2008129021/12A RU 2008129021 A RU2008129021 A RU 2008129021A RU 2369418 C1 RU2369418 C1 RU 2369418C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
output
voltage
remains
input
Prior art date
Application number
RU2008129021/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Дикарев (RU)
Виктор Иванович Дикарев
Виталий Владимирович Журкович (RU)
Виталий Владимирович Журкович
Валентина Георгиевна Сергеева (RU)
Валентина Георгиевна Сергеева
Леонид Всеволодович Рыбкин (RU)
Леонид Всеволодович Рыбкин
Севда Исмаил кызы Гянджаева (RU)
Севда Исмаил кызы Гянджаева
Original Assignee
Виктор Иванович Дикарев
Виталий Владимирович Журкович
Валентина Георгиевна Сергеева
Леонид Всеволодович Рыбкин
Севда Исмаил кызы Гянджаева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Иванович Дикарев, Виталий Владимирович Журкович, Валентина Георгиевна Сергеева, Леонид Всеволодович Рыбкин, Севда Исмаил кызы Гянджаева filed Critical Виктор Иванович Дикарев
Priority to RU2008129021/12A priority Critical patent/RU2369418C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2369418C1 publication Critical patent/RU2369418C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: device that realises suggested method, comprises scanning and transceiving blocks. Scanning block comprises driving oscillator, power amplifier, circulator, horn transceiving antenna, high frequency amplifier, phase detector, computer, heterodyne, mixer, intermediate frequency amplifier, the first, second and third multipliers, the first and second band filters, generator of sawtooth voltage, frequency modulator, narrow band filter and frequency metre. Transceiving block comprises crystal, microstrip antenna, two comb systems of electrodes, bus bars and a set of reflectors.
EFFECT: higher validity of dumped bioobjects and their remains detection by means of automatic measurement of distance from scanning block to transceivers located on dumped bioobjects or their remains.
2 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемые способ и устройство относятся к области поисково-спасательных работ и могут быть использованы для поиска засыпанных биообъектов или их останков в районах землетрясений, а также в туризме и альпинизме при поиске биообъектов, засыпанных, например, снежными лавинами или горными обвалами.The proposed method and device relates to the field of search and rescue operations and can be used to search for bombarded bioobjects or their remains in earthquake areas, as well as in tourism and mountaineering when searching for bioobjects bombarded with, for example, avalanches or mountain landslides.

Известны способы и устройства обнаружения местонахождения живых существ, попавших в завалы (патенты РФ №№2116099, 2248235, 2306159; ЕР заявка №0075199; Винокуров В.К. и др. Безопасность в альпинизме. - М.: 1983, с.136-137; Дикарев В.И. Безопасность, защита и спасение человека. - СПб.: 2007, с.61-78 и др.).Known methods and devices for detecting the location of living creatures that have fallen into rubble (RF patents No. 2116099, 2248235, 2306159; EP application No. 0075199; VK Vinokurov and others. Safety in mountaineering. - M .: 1983, p.136- 137; Dikarev V.I. Safety, protection and salvation of a person. - St. Petersburg: 2007, p. 61-78, etc.).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления» (патент РФ №2306159, А62В 37/00, 2005), которые и выбраны в качестве прототипов.Of the known methods and devices closest to the proposed are "A method for detecting the location of buried biological objects or their remains and a device for its implementation" (RF patent No. 2306159, A62B 37/00, 2005), which are selected as prototypes.

Известные способ и устройство обеспечивают повышение чувствительности и динамического диапазона приемника сканирующего блока, а также увеличение дальности считывания информации о биообъекте путем построения приемника сканирующего блока по супергетеродинной схеме.The known method and device provide an increase in the sensitivity and dynamic range of the receiver of the scanning unit, as well as an increase in the reading range of information about the biological object by constructing the receiver of the scanning unit in a superheterodyne circuit.

Однако известные способ и устройство не позволяют автоматически определять расстояние между сканирующим блоком и приемопередатчиками, размещенными на засыпанных биообъектах или их останках, что снижает достоверность обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков.However, the known method and device do not automatically determine the distance between the scanning unit and the transceivers located on the bombarded bioobjects or their remains, which reduces the reliability of finding the location of the bombarded bioobjects or their remains.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков путем автоматического определения дальности от сканирующего блока до приемопередатчиков, размещенных на засыпанных биообъектах или их останках.An object of the invention is to increase the reliability of detecting the location of bombarded biological objects or their remains by automatically determining the distance from the scanning unit to transceivers located on filled biological objects or their remains.

Поставленная задача решается тем, что способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков, заключающийся, в соответствии с ближайшим аналогом, в предварительном размещении на биообъекте, относящемуся к группе риска, маломощного приемопередатчика, в качестве которого используют пьезокристалл с нанесенным на его поверхность алюминиевым встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой антенной, и набором отражателей, облучении с помощью сканирующего блока засыпанного участка, над поверхностью которого может находиться биообъект или его останки, направленным электромагнитным сигналом, приема его на засыпанном биообъекте или его останках, преобразовании в акустическую волну, обеспечении ее распространения по поверхности пьезокристалла и обратного отражения, преобразовании отраженной акустической волны опять в электромагнитный сигнал, внутренняя структура которого соответствует структуре встречно-штыревого преобразователя, переизлучении его в эфир, приеме сканирующим блоком, усилении по амплитуде, преобразовании по частоте с использованием напряжения гетеродина, выделении напряжения промежуточной частоты, выделении электромагнитного сигнала с фазовой манипуляцией на частоте гетеродина, осуществлении его синхронного детектирования с использованием напряжения гетеродина в качестве опорного напряжения, регистрации выделенного аналога модулирующего кода, соответствующего структуре встречно-штыревого преобразователя, анализе его и определении принадлежности засыпанного биообъекта или его останков, отличается от ближайшего аналога тем, что направленный электромагнитный сигнал перед облучением модулируют по частоте по пилообразному закону, преобразуют отраженную акустическую волну в электромагнитный сложный сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией, усиленный по амплитуде электромагнитный сложный сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина, перемножают напряжение промежуточной частоты с напряжением задающего генератора, промодулированного по частоте по пилообразному закону, перемножают усиленный по амплитуде электромагнитный сложный сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией с выделенным аналогом модулирующего кода, выделяют электромагнитный сигнал с линейной частотной модуляцией, перемножают его с напряжением задающего генератора, промодулированного по частоте по пилообразному закону, выделяют напряжение биений, измеряют частоту биений и определяют дальность от сканирующего блока до приемопередатчика, размещенного на засыпанном биообъекте или его останках.The problem is solved in that a method for detecting the location of buried biological objects or their remains, consisting, in accordance with the closest analogue, of preliminary placing on a biological object belonging to the risk group a low-power transceiver, which is used as a piezocrystal with an aluminum counter-deposited on its surface a pin transducer associated with a microstrip antenna and a set of reflectors, irradiation with a scanning unit of the filled area, above the surface of the cat A biological object or its remains can be located by a directed electromagnetic signal, receive it on a buried biological object or its remains, transform into an acoustic wave, ensure its propagation over the surface of the piezocrystal and back reflection, transform the reflected acoustic wave again into an electromagnetic signal, the internal structure of which corresponds to the structure interdigital transducer, re-emitting it to air, receiving by the scanning unit, amplification in amplitude, frequency conversion using the local oscillator voltage, isolating the intermediate frequency voltage, isolating the electromagnetic signal with phase shift keying at the local oscillator frequency, performing its synchronous detection using the local oscillator voltage as the reference voltage, registering the selected analog of the modulating code corresponding to the structure of the interdigital converter, analyzing it, and determining the ownership the filled biological object or its remains differs from the closest analogue in that they are directed before the irradiation, the electromagnetic signal is modulated in frequency according to a sawtooth law, the reflected acoustic wave is converted into an electromagnetic complex signal with combined linear frequency modulation and phase shift keying, the amplified electromagnetic complex signal with combined linear frequency modulation and phase shift keying is converted in frequency using the local oscillator voltage , multiply the voltage of the intermediate frequency with the voltage of the master oscillator, modulated by h On the basis of a sawtooth law, an amplified electromagnetic complex signal with a combined linear frequency modulation and phase shift keying with an isolated analogue of the modulating code is multiplied, an electromagnetic signal with a linear frequency modulation is isolated, it is multiplied with the voltage of the master oscillator, frequency-modulated according to a sawtooth law, the voltage is isolated beats, measure the frequency of the beats and determine the distance from the scanning unit to the transceiver located on the covered bi object or its remains.

Поставленная задача решается тем, что устройство для обнаружения засыпанных биообъектов или их останков, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, приемопередатчик, связанный с антенной и размещенный на биообъекте, относящемуся к группе риска, сканирующий блок, состоящий из задающего генератора и последовательно включенных усилителя мощности, циркулятора, вход-выход которого связан с рупорной приемопередающей антенной, усилителя высокой частоты, смесителя, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, усилителя промежуточной частоты, первого перемножителя, первого полосового фильтра, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, и компьютера, при этом приемопередающий блок выполнен в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой антенной, и набором отражателей, встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, связанными с микрополосковой антенной, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено генератором пилообразного напряжения, частотным модулятором, вторым и третьим перемножителями, вторым полосовым фильтром, узкополосным фильтром и частотомером, причем к выходу задающего генератора подключен частотный модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход подключен к входу усилителя мощности, к выходу усилителя высокой частоты последовательно подключены второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора, второй полосовой фильтр, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом частотного модулятора, узкополосный фильтр и частотомер, второй вход первого перемножителя соединен с выходом частотного модулятора.The problem is solved in that a device for detecting buried bioobjects or their remains, containing, in accordance with the closest analogue, a transceiver associated with the antenna and located on a bioobject belonging to a risk group, a scanning unit consisting of a master oscillator and a power amplifier connected in series , a circulator, the input-output of which is connected to a horn transceiver antenna, a high-frequency amplifier, a mixer, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, an amplifier the original frequency, the first multiplier, the first bandpass filter, the phase detector, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, and the computer, while the transceiver unit is made in the form of a piezocrystal with an aluminum thin-film interdigital transducer deposited on its surface connected to a microstrip antenna, and a set of reflectors, the interdigital transducer contains two comb systems of electrodes, the electrodes of each of the combs are connected to each other by buses connected to a microstrip th antenna differs from the closest analogue in that it is equipped with a sawtooth voltage generator, a frequency modulator, a second and third multiplier, a second bandpass filter, a narrowband filter and a frequency meter, and a frequency modulator connected to the output of the master oscillator, the second input of which is connected to the output of the sawtooth generator voltage, and the output is connected to the input of the power amplifier, the second multiplier is connected in series to the output of the high-frequency amplifier, the second input of which is connected to the output house phase detector, a second bandpass filter, a third multiplier, a second input coupled to an output of the frequency modulator, a narrowband filter and a frequency counter, a second input of the first multiplier connected to the output of the frequency modulator.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1 и 2. Частотно-временные диаграммы, поясняющие принцип работы способа и устройства для обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков, изображены на фиг.3 и 4.A structural diagram of a device that implements the proposed method is shown in FIGS. 1 and 2. Frequency-time diagrams explaining the principle of operation of the method and device for detecting the location of buried biological objects or their remains are shown in FIGS. 3 and 4.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит сканирующий блок и приемопередающий блок.A device that implements the proposed method contains a scanning unit and a transceiver unit.

Сканирующий блок содержит последовательно включенные задающий генератор 1, частотный модулятор 20, второй вход которого соединен с выходом генератора 19 пилообразного напряжения, усилитель 2 мощности, циркулятор 3, вход-выход которого связан с рупорной приемопередающей антенной 4, усилитель 5 высокой частоты, смеситель 15, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 14, усилитель 16 промежуточной частоты, первый перемножитель 17, второй вход которого соединен с выходом частотного модулятора 20, первый полосовой фильтр 18, фазовый детектор 6, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 14, и компьютер 7, последовательно подключенные к выходу усилителя 5 высокой частоты второй перемножитель 21, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора 6, второй полосовой фильтр 22, третий перемножитель 23, второй вход которого соединен с выходом частотного модулятора 20, узкополосный фильтр 24 и частотомер 25.The scanning unit contains a serially connected master oscillator 1, a frequency modulator 20, the second input of which is connected to the output of a sawtooth voltage generator 19, a power amplifier 2, a circulator 3, the input-output of which is connected to a horn transceiver antenna 4, a high-frequency amplifier 5, a mixer 15, the second input of which is connected to the output of the local oscillator 14, the intermediate frequency amplifier 16, the first multiplier 17, the second input of which is connected to the output of the frequency modulator 20, the first bandpass filter 18, phase detector 6 the second input of which is connected to the output of the local oscillator 14, and the computer 7, connected in series to the output of the high-frequency amplifier 5, the second multiplier 21, the second input of which is connected to the output of the phase detector 6, the second bandpass filter 22, the third multiplier 23, the second input of which is connected to the output of the frequency modulator 20, a narrow-band filter 24 and a frequency counter 25.

Приемопередающий блок выполнен в виде пьезокристалла 8 с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой антенной 9, и набором отражателей 13.The transceiver unit is made in the form of a piezocrystal 8 with an aluminum thin-film interdigital transducer deposited on its surface connected to a microstrip antenna 9 and a set of reflectors 13.

Встречно-штыревой преобразователь поверхностных акустических волн (ПАВ) содержит две гребенчатые системы электродов 10, шины 11 и 12, которые соединяют электроды каждой из гребенок между собой. Шины 11 и 12, в свою очередь, связаны с микрополосковой антенной 9.The interdigital transducer of surface acoustic waves (SAW) contains two comb systems of electrodes 10, buses 11 and 12, which connect the electrodes of each of the combs to each other. Tires 11 and 12, in turn, are connected to the microstrip antenna 9.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Задающим генератором 1 формируется высокочастотное колебаниеThe master oscillator 1 forms a high-frequency oscillation

Uc(t)=νc·Cos(ωc t+φc), 0≤t≤TC,U c (t) = ν c Cos (ω c t + φ c ), 0≤t≤T C ,

где νc, ωс, φc; Тc - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания, которое поступает на первый вход частотного модулятора 20, на второй вход которого подается модулирующее напряжение с выхода генератора 19 пилообразного напряжения. На выходе частотного модулятора 20 образуется сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ)where ν c , ω c , φ c ; T c is the amplitude, carrier frequency, the initial phase and the duration of the high-frequency oscillation, which is supplied to the first input of the frequency modulator 20, the second input of which is supplied with the modulating voltage from the output of the sawtooth voltage generator 19. The output of the frequency modulator 20 produces a signal with linear frequency modulation (LFM)

U1(t)=νс·Cos(ωct+πγt2c), 0≤t≤ТM,U 1 (t) = ν s Cos (ω c t + πγt 2 + φ c ), 0≤t≤T M ,

где γ=ΔωдM - скорость изменения частоты сигнала;where γ = Δω d / T M is the rate of change of the signal frequency;

Δωд - девиация частоты;Δω d - frequency deviation;

ТM - период модуляции (фиг.3),T M - period of modulation (figure 3),

который усиливается по мощности в усилителе 2 мощностиwhich is amplified by power in a power amplifier 2

U2(t)=ν2·Cos(ωсt+πγt2c), 0≤t≤ТM,U 2 (t) = ν 2 Cos (ω with t + πγt 2 + φ c ), 0≤t≤T M ,

и через циркулятор 3 поступает в рупорную приемопередающую антенну 4 и излучается в эфир. С помощью рупорной антенны 4 последовательно облучается засыпанный участок, где предположительно находится биообъект или его останки.and through the circulator 3 enters the horn transceiver antenna 4 and is broadcast. With the help of a horn antenna 4, a bombarded area is sequentially irradiated, where the biological object or its remains are supposedly located.

Электромагнитный сигнал U2(t) с линейной частотной модуляцией принимается микрополосковой антенной 9 приемопередатчика, размещенного на биообъекте или его останках. Последний представляет собой пьезокристалл 8 с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем ПАВ, который состоит из двух гребенчатых систем электродов 10, нанесенных на поверхность пьезокристалла 8. Электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами 11 и 12. Шины 11 и 12, в свою очередь, связаны с микрополосковой антенной 9.An electromagnetic signal U 2 (t) with linear frequency modulation is received by a microstrip antenna 9 of a transceiver located on a biological object or its remains. The latter is a piezocrystal 8 with an aluminum thin-film interdigital SAW transducer deposited on its surface, which consists of two comb systems of electrodes 10 deposited on the surface of the piezocrystal 8. The electrodes of each of the combs are connected to each other by buses 11 and 12. Tires 11 and 12 , in turn, are associated with a microstrip antenna 9.

Принимаемый сигнал U2(t) с линейной частотной модуляцией преобразуется встречно-штыревым преобразователем в акустическую волну, которая распространяется по поверхности пьезокристалла 8, отражается от отражателей 13 и опять преобразуется в электромагнитный сложный сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМн)The received signal U 2 (t) with linear frequency modulation is converted by an interdigital transducer into an acoustic wave that propagates along the surface of the piezoelectric crystal 8, is reflected from the reflectors 13, and again converted into an electromagnetic complex signal with combined linear frequency modulation and phase shift keying (LFM-FMN )

U3(t)=ν3·Cos[ωct+πγt2к(t)+φc], 0≤t≤TC,U 3 (t) = ν 3 · Cos [ω c t + πγt 2 + φ к (t) + φ c ], 0≤t≤T C ,

где φк(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.4,а), причем φк(t)=const при k·τэ<t<(k+1)·τэ и может изменяться скачком при t=k·τэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2,…, N-1);where φ к (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the phase manipulation law in accordance with the modulating code M (t) (Fig. 4, a), and φ к (t) = const at k · τ e <t <(k + 1) · τ e and can change abruptly at t = k · τ e , i.e. at the borders between elementary premises (k = 1, 2, ..., N-1);

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностьюτ e , N - the duration and number of chips that make up the signal duration

ТCC=N·τэ).T C (T C = N · τ e ).

При этом внутренняя структура сформированного ЛЧМ-ФМн-сигнала модулирующего кода M(t) определяется топологией встречно-штыревого преобразователя, имеет индивидуальный характер и содержит всю необходимую уникальную информацию о засыпанном биообъекте или его останках, например фамилию, имя, отчество, год рождения и т.п.In this case, the internal structure of the generated LFM-QPSK signal of the modulating code M (t) is determined by the topology of the interdigital transducer, has an individual character and contains all the necessary unique information about the filled bioobject or its remains, for example, surname, name, middle name, year of birth, etc. .P.

Сформированный ЛЧМ-ФМн-сигнал U3(t) излучается микрополосковой антенной 9 в эфир, принимается антенной 4 сканирующего блока и через циркулятор 3 и усилитель 5 высокой частоты поступает на первый вход смесителя 15The generated LFM-QPSK signal U 3 (t) is radiated by the microstrip antenna 9, received by the antenna of the scanning unit 4, and fed through the circulator 3 and the high-frequency amplifier 5 to the first input of the mixer 15

U4(t)=ν4·Cos[ωc(t-τ3)+πγ(t-τ3)2к(t-τ3/2)+φc], 0≤t≤TC, 4 U (t) = ν 4 · Cos [ω c (t- τ 3) + πγ (t-τ 3) 2 + φ a (t-τ 3/2) + φ c], 0≤t≤T C ,

где τ3=2R/С - время запаздывания переизлученного сигнала относительного зондирующего (фиг.3);where τ 3 = 2R / C is the delay time of the re-emitted signal of the relative probing (figure 3);

R - дальность от сканирующего блока до приемопередатчика, размещенного на засыпанном биообъекте или его останках;R is the distance from the scanning unit to the transceiver located on the bombarded biological object or its remains;

ωN - частота излучаемого зондирующего сигнала;ω N is the frequency of the radiated probe signal;

ωп - частота переизлученного сигнала;ω p is the frequency of the re-emitted signal;

γ=ΔωдM - скорость изменения частоты сигнала;γ = Δω d / T M is the rate of change of the signal frequency;

Δωд - девиация частоты;Δω d - frequency deviation;

ТM - период модуляции.T M - period of modulation.

На второй вход смесителя 15 подается напряжение гетеродина 14 (фиг.4, в)The voltage of the local oscillator 14 is supplied to the second input of the mixer 15 (Fig. 4, c)

UГ(t)=νг·Cos(ωгt+φг).U Г (t) = ν g Cos (ω g t + φ g ).

На выходе смесителя 15 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 16 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частотыAt the output of the mixer 15, voltages of combination frequencies are generated. The amplifier 16 is allocated voltage intermediate (differential) frequency

Uпр(t)=νпр·Cos[ωпр(t-τ3)+πγ(t-τ3)2к(t-τ3/2)+φпр], 0≤t≤ТC,U pr (t) = ν pr · Cos [ω ave (t-τ 3) + πγ (t-τ 3) 2 + φ a (t-τ 3/2) + φ etc.] 0≤t≤T C ,

где νпр=1/2·ν4·νг;where ν pr = 1/2 · ν 4 · ν g ;

ωпрс- ωг - промежуточная (разностная) частота;ω CR = ω s - ω g - intermediate (difference) frequency;

φпрс- φг,φ CR = φ s - φ g ,

которое поступает на первый вход перемножителя 17, на второй вход которого подается сигнал U1(t) с выхода частотного модулятора 20. На выходе перемножителя 17 образуется напряжение (фиг.4, б)which is fed to the first input of the multiplier 17, to the second input of which a signal U 1 (t) is supplied from the output of the frequency modulator 20. A voltage is generated at the output of the multiplier 17 (Fig. 4, b)

U5(t)=ν5·Cos[ωгt+φк(t-τ3/2)φг], 5 U (t) = ν 5 · Cos [ω r t + φ a (t-τ 3/2) φ r],

где ν5=1/2·νc·νпр,where ν 5 = 1/2 · ν c · ν pr ,

которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте гетеродина 14 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 6. На второй (опорный) вход фазового детектора 6 в качестве опорного напряжения подается напряжение UГ(t) гетеродина 14 (фиг.4, в). В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 6 образуется низкочастотное напряжение (фиг.4, г)which is a PSK signal at the frequency of the local oscillator 14 and is fed to the first (information) input of the phase detector 6. At the second (reference) input of the phase detector 6, the voltage U Г (t) of the local oscillator 14 is supplied as a reference voltage (Fig. 4, ) As a result of synchronous detection at the output of the phase detector 6, a low-frequency voltage is generated (figure 4, g)

UН(t)=νн·Cos φк(t-τ3/2), 0≤tТС, H U (t) = ν n · Cos φ to (t-τ 3/2) 0≤tT C

где νн=1/2·ν5·νг,where ν n = 1/2 · ν 5 · ν g ,

пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг.4, а). Это напряжение регистрируется и анализируется в компьютере 7.proportional to the modulating code M (t) (Fig. 4, a). This voltage is recorded and analyzed in computer 7.

Принимаемый ЛЧМ-ФМн-сигнал U4(t) с выхода усилителя 5 высокой частоты одновременно поступает на первый вход перемножителя 21, на второй вход которого подается низкочастотное напряжение UH(t) с выхода фазового детектора 6. На выходе перемножителя образуется ЛЧМ-сигналThe received LFM-QPSK signal U 4 (t) from the output of the high-frequency amplifier 5 is simultaneously fed to the first input of the multiplier 21, the second input of which is supplied with a low-frequency voltage U H (t) from the output of the phase detector 6. An LFM signal is generated at the output of the multiplier

U6(t)=ν6·Cos[ωс(t-τ3)+πγ(t-τ3)2с], 0≤t≤ТС,U 6 (t) = ν 6 · Cos [ω s (t-τ 3 ) + πγ (t-τ 3 ) 2 + φ s ], 0≤t≤T С ,

где ν6=1/2·νн·ν6,where ν 6 = 1/2 · ν n · ν 6 ,

который выделяется полосовым фильтром 22 и поступает на первый вход перемножителя 23, на второй вход которого подается ЛЧМ-сигнал U1(t) с выхода частотного модулятора 20. На выходе перемножителя образуется низкочастотное гармоническое напряжениеwhich is allocated by a band-pass filter 22 and fed to the first input of the multiplier 23, the second input of which is supplied with a chirp signal U 1 (t) from the output of the frequency modulator 20. A low-frequency harmonic voltage is generated at the output of the multiplier

U7(t)=ν7·Cos(ωδt+φδ), 0≤t≤ТС,U 7 (t) = ν 7 Cos (ω δ t + φ δ ), 0≤t≤T С ,

где ωδ=2πγτ3 - частота биений;where ω δ = 2πγτ 3 is the beat frequency;

Figure 00000001
Figure 00000001

ν7=1/2νc·ν6,ν 7 = 1 / 2ν c · ν 6 ,

которое выделяется узкополосным фильтром 24 и поступает на вход частотомера 25 (частотного анализатора). Частотомер 25 отградуирован непосредственно в единицах дальности.which is allocated by a narrow-band filter 24 and is fed to the input of the frequency meter 25 (frequency analyzer). Frequency meter 25 is calibrated directly in range units.

Максимальная дальность, которая может быть измерена частотным методом, определяется из условияThe maximum range that can be measured by the frequency method is determined from the condition

ТM/2≤2R/С,T M / 2≤2R / C,

откудаwhere from

Rmax=С·ТM/4,R max = C · T M / 4,

где С - скорость распространения электромагнитной волны.where C is the propagation velocity of the electromagnetic wave.

Минимальная частота спектра биений, которая может быть зафиксирована спектр-анализатором (частотомером 25), равна частоте модуляцииThe minimum frequency of the beat spectrum, which can be detected by a spectrum analyzer (frequency meter 25), is equal to the modulation frequency

FM=1/TM.F M = 1 / T M.

Следовательно, минимальная дальность от сканирующего блока до приемопередающего блока, размещенного на засыпанном биообъекте или его останках, измеряемая частотным методом, определяется выражениемConsequently, the minimum distance from the scanning unit to the transceiver unit located on the bombarded biological object or its remains, as measured by the frequency method, is determined by the expression

Rmin=С/4Δωд.R min = C / 4Δω d .

Разрешающая способность частотного дальномера определяется минимальной разностью частот биений, которая может быть зафиксирована спектром-анализатором. Она, как уже отмечалось, равна FM. Этой разности соответствует разрешаемое расстояниеThe resolution of the frequency range finder is determined by the minimum difference in the frequencies of the beats, which can be recorded by the spectrum analyzer. It, as already noted, is equal to F M. This difference corresponds to the allowed distance

ΔR=С/4Δωд.ΔR = C / 4Δω d .

Способ и устройство для обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков обеспечивают повышение чувствительности и динамического диапазона приемника сканирующего блока, а также увеличение дальности считывания информации о биообъекте. Это достигается путем построения приемника сканирующего блока по супергетеродинной схеме. Кроме того, синхронное детектирование принимаемого ФМн-сигнала осуществляется на стабильной частоте ωг гетеродина, что не требует дополнительной фазовой синхронизации. При этом приемопередатчик работает без источника питания и обеспечивает дальность обнаружения не менее 2000 м.A method and apparatus for detecting the location of bombarded biological objects or their remains provide an increase in the sensitivity and dynamic range of the receiver of the scanning unit, as well as an increase in the reading range of information about the biological object. This is achieved by constructing the receiver of the scanning unit according to the superheterodyne circuit. In addition, synchronous detection of the received QPSK signal is carried out at a stable frequency ω g local oscillator, which does not require additional phase synchronization. In this case, the transceiver operates without a power source and provides a detection range of at least 2000 m.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение достоверности обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков. Это достигается путем автоматического определения дальности от сканирующего блока до приемопередающего блока, размещенного на засыпанном биообъекте или его останках, частотным методом с использованием линейной частотной модуляции.Thus, the proposed method and device for detecting the location of buried bioobjects or their remains in comparison with prototypes and other technical solutions of a similar purpose provide an increase in the reliability of detecting the location of buried bioobjects or their remains. This is achieved by automatically determining the distance from the scanning unit to the transceiver unit located on the bombarded biological object or its remains, using the frequency method using linear frequency modulation.

С точки зрения обнаружения сложные сигналы с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМн) обладают энергетической и структурной скрытностью.From the point of view of detection, complex signals with combined linear frequency modulation and phase shift keying (LFM-PSK) have energy and structural secrecy.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ЛЧМ-ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскирован шумами и помехами. Причем энергия сложного ЛЧМ-ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time or in the spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex LFM-QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex LFM-QPSK signal is by no means small; it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point in this region the signal power is less than the noise and interference power.

Структурная скрытность сложных ЛЧМ-ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменения значений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку ЛЧМ-ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника сканирующего блока.The structural secrecy of complex LFM-QPSK signals is caused by a wide variety of their forms and significant ranges of parameter values, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of LFM-QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the scanning unit receiver.

Claims (2)

1. Способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков, заключающийся в предварительном размещении на биообъекте, относящемся к группе риска, маломощного приемопередатчика, в качестве которого используют пьезокристалл с нанесенным на его поверхность алюминиевым встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой антенной, и набором отражателей, облучении с помощью сканирующего блока засыпанного участка, под поверхностью которого может находиться биообъект или его останки, направленным электромагнитным сигналом, приеме его на засыпанном биообъекте или его останках, преобразовании в акустическую волну, обеспечении ее распространения по поверхности пьезокристалла и обратного отражения, преобразовании отраженной акустической волны опять в электромагнитный сигнал, внутренняя структура которого соответствует структуре встречно-штыревого преобразователя, переизлучении его в эфир, приеме сканирующим блоком, усилении по амплитуде, преобразовании по частоте с использованием напряжения гетеродина, выделении напряжения промежуточной частоты, выделении электромагнитного сигнала с фазовой манипуляцией на частоте гетеродина, осуществлении его синхронного детектирования с использованием напряжения гетеродина в качестве опорного напряжения, регистрации выделенного аналога модулирующего кода, соответствующего структуре встречно-штыревого преобразователя, анализе его и определении принадлежности засыпанного биообъекта или его останков, отличающийся тем, что направленный электромагнитный сигнал перед облучением модулируют по частоте по пилообразному закону, преобразуют отраженную акустическую волну в электромагнитный сложный сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией, усиленный по амплитуде электромагнитный сложный сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием напряжения гетеродина, перемножают напряжение промежуточной частоты с напряжением задающего генератора, промодулированного по частоте по пилообразному закону, перемножают усиленный по амплитуде электромагнитный сложный сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией с выделенным аналогом модулирующего кода, выделяют электромагнитный сигнал с линейной частотной модуляцией, перемножают его с напряжением задающего генератора, промодулированного по частоте по пилообразному закону, выделяют напряжение биений, измеряют частоту биений и определяют дальность от сканирующего блока до приемопередатчика, размещенного на засыпанном биообъекте или его останках.1. A method for detecting the location of bombarded bioobjects or their remains, which consists in preliminary placing on a bioobject belonging to a risk group a low-power transceiver, which is used as a piezocrystal with an aluminum interdigital transducer deposited on its surface connected to a microstrip antenna and a set of reflectors , irradiation with the help of a scanning unit of a covered area, under the surface of which there may be a biological object or its remains directed by an electromagnet the final signal, receiving it on a bombarded biological object or its remains, converting it into an acoustic wave, ensuring its propagation over the surface of the piezocrystal and back reflection, converting the reflected acoustic wave again into an electromagnetic signal, the internal structure of which corresponds to the structure of the interdigital transducer, reradiating it to air , reception by the scanning unit, amplification in amplitude, frequency conversion using the local oscillator voltage, intermediate voltage isolation frequency, isolating the electromagnetic signal with phase shift keying at the local oscillator frequency, performing its synchronous detection using the local oscillator voltage as a reference voltage, registering the selected analog of the modulating code corresponding to the structure of the interdigital transducer, analyzing it and determining the ownership of the filled bioobject or its remains, characterized in that the directional electromagnetic signal before irradiation is modulated in frequency according to a sawtooth law, pre the reflected acoustic wave is formed into an electromagnetic complex signal with combined linear frequency modulation and phase shift keying, an amplified electromagnetic complex signal with combined linear frequency modulation and phase shift keying is frequency-converted using the local oscillator voltage, the intermediate frequency voltage is multiplied with the voltage of the master oscillator, modulated by frequency according to a sawtooth law, multiply amplified by electromagnetic electromagnetic complex with a signal with combined linear frequency modulation and phase shift keying with a dedicated analog of the modulating code, an electromagnetic signal with linear frequency modulation is isolated, it is multiplied with the voltage of the master oscillator, modulated in frequency according to a sawtooth law, the beat voltage is measured, the beat frequency is measured and the distance from the scanning unit is determined to the transceiver located on the bombarded biological object or its remains. 2. Устройство для обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков, содержащее приемопередатчик, связанный с антенной и размещенный на биообъекте, относящемся к группе риска, сканирующий блок, состоящий из задающего генератора и последовательно включенных усилителя мощности, циркулятора, вход-выход которого связан с рупорной приемопередающей антенной, усилителя высокой частоты, смесителя, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, усилителя промежуточной частоты, первого перемножителя, первого полосового фильтра, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, и компьютера, при этом приемопередающий блок выполнен в виде пьезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой антенной, и набором отражателей, встречно-штыревой преобразователь содержит две гребенчатые системы электродов, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, связанными с микрополосковой антенной, отличающееся тем, что оно снабжено генератором пилообразного напряжения, частотным модулятором, вторым и третьим перемножителями, вторым полосовым фильтром, узкополосным фильтром и частотомером, причем к выходу задающего генератора подключен частотный модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход подключен к входу усилителя мощности, к выходу усилителя высокой частоты последовательно подключены второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора, второй полосовой фильтр, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом частотного модулятора, узкополосный фильтр и частотомер, второй вход первого перемножителя соединен с выходом частотного модулятора. 2. A device for detecting the location of buried bioobjects or their remains, containing a transceiver associated with the antenna and placed on a bioobject belonging to a risk group, a scanning unit consisting of a master oscillator and series-connected power amplifier, a circulator, the input-output of which is connected to the horn transceiver antenna, high-frequency amplifier, mixer, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, the intermediate frequency amplifier, the first multiplier, the first bandpass an filter, a phase detector, the second input of which is connected to the output of the local oscillator, and a computer, the transceiver unit is made in the form of a piezocrystal with an aluminum thin-film interdigital transducer deposited on its surface connected to a microstrip antenna and a set of reflectors, the interdigital transducer contains two comb systems of electrodes, the electrodes of each of the combs are connected to each other by buses connected to a microstrip antenna, characterized in that it is equipped with a generator sawtooth voltage, frequency modulator, second and third multipliers, second band-pass filter, narrow-band filter and frequency meter, and a frequency modulator is connected to the output of the master oscillator, the second input of which is connected to the output of the sawtooth voltage generator, and the output is connected to the input of the power amplifier, to the output of the amplifier a high frequency, a second multiplier is connected in series, the second input of which is connected to the output of the phase detector, a second bandpass filter, a third multiplier, a second the input of which is connected to the output of the frequency modulator, a narrow-band filter and a frequency meter, the second input of the first multiplier is connected to the output of the frequency modulator.
RU2008129021/12A 2008-07-02 2008-07-02 Method for detection of dumped bioobjects or their remains location and device for their realisation RU2369418C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129021/12A RU2369418C1 (en) 2008-07-02 2008-07-02 Method for detection of dumped bioobjects or their remains location and device for their realisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129021/12A RU2369418C1 (en) 2008-07-02 2008-07-02 Method for detection of dumped bioobjects or their remains location and device for their realisation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2369418C1 true RU2369418C1 (en) 2009-10-10

Family

ID=41260826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008129021/12A RU2369418C1 (en) 2008-07-02 2008-07-02 Method for detection of dumped bioobjects or their remains location and device for their realisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2369418C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112088465A (en) * 2018-08-07 2020-12-15 华为技术有限公司 Antenna

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112088465A (en) * 2018-08-07 2020-12-15 华为技术有限公司 Antenna
CN112088465B (en) * 2018-08-07 2022-04-12 华为技术有限公司 Antenna
US11955738B2 (en) 2018-08-07 2024-04-09 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11125879B2 (en) Method for processing a signal arising from coherent lidar and associated lidar system
EP1930743A1 (en) Distance measuring device and distance measuring method
CN106932765A (en) With the radar equipment that phase noise is estimated
RU2313108C2 (en) Mode of detection living objects and an arrangement for its execution
CN101788671B (en) Multicycle modulation method applied to laser ranging device using chirp amplitude modulation based on heterodyne detection
RU2434253C1 (en) Method to detect location of filled bioobjects or their remains and device for its realisation
RU2425396C1 (en) Method of monitoring state of underground metropolitan structures and system for realising said method
RU2559869C1 (en) Method and system for radio-frequency identification and location of railway transport
RU2369418C1 (en) Method for detection of dumped bioobjects or their remains location and device for their realisation
RU2499714C2 (en) Method and system for radio frequency identification and location of railway transport
RU2621319C1 (en) Method and device for measuring distance in double-frequency nonlinear radar
RU2402787C1 (en) Method of finding vessels in distress
RU2370792C2 (en) Method of location detection of burried bio-objects or their remains and device for its performance
RU2166769C1 (en) System detecting and identifying objects including elements with nonlinear volt-ampere characteristics
RU2431870C1 (en) Method of detecting location of filled bio-objects or remains thereof and device for realising said method
RU2401438C1 (en) Method to detect back filled biological objects or their remains and device to this end
RU2426148C1 (en) Telemetry system for identification of objects
RU2482896C1 (en) Method of detection of location of buried biological objects or their remains and device for its implementation
RU2625212C1 (en) Method of control and registration of movement of vehicles
RU2306159C1 (en) Method and device for buried biological object or biological object remains location detection
RU2159942C1 (en) Procedure detecting location of living objects and microwave locator for realization of procedure
RU2410729C1 (en) Method of detecting location of filled bio-objects or remains thereof and device for realising said method
RU2405170C1 (en) Radar station for successive range scanning with linear adjustment of duration of probing phase-shift keyed radio pulses
RU2515191C2 (en) Method of locating buried biological objects or remains thereof and device for realising said method
RU2288486C1 (en) Method and device for detecting location of biological objects or their remnants covered with earth

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100703