RU2507505C1 - Method of detecting and identifying explosives and narcotic drugs and apparatus for realising said method - Google Patents

Method of detecting and identifying explosives and narcotic drugs and apparatus for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2507505C1
RU2507505C1 RU2012133778/07A RU2012133778A RU2507505C1 RU 2507505 C1 RU2507505 C1 RU 2507505C1 RU 2012133778/07 A RU2012133778/07 A RU 2012133778/07A RU 2012133778 A RU2012133778 A RU 2012133778A RU 2507505 C1 RU2507505 C1 RU 2507505C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
explosive
controlled object
input
narcotic
Prior art date
Application number
RU2012133778/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Александрович Большаков
Евгений Николаевич Свиридович
Валерий Антонович Шубарев
Виктор Иванович Дикарев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авангард"
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 Открытое акционерное общество "Авангард" filed Critical Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority to RU2012133778/07A priority Critical patent/RU2507505C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2507505C1 publication Critical patent/RU2507505C1/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: apparatus which carries out the disclosed method includes a transceiving antenna, an antenna switch, a transmitter, a receiver, first and second high frequency amplifiers, an analogue-to-digital converter, a measuring means, a memory unit, a display unit, the inspected object, a processor, a comparator unit, a switch, first and second multipliers, first and second low-pass filters, first and second optimal controllers, first and second 26 controlled delay units, first and second correlators, a range indicator 19 and an azimuth indicator.
EFFECT: broadening functional capabilities of existing engineering solutions by locating an inspected object where an explosive or narcotic drug has been detected.
2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемые способ и устройство относятся к технике обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, в частности к способам и устройствам обнаружения взрывчатых и наркотических веществ в различных закрытых объемах и на теле человека, находящегося в местах массового скопления людей.The proposed method and device relate to techniques for the detection of explosive and narcotic substances, in particular to methods and devices for detecting explosive and narcotic substances in various closed volumes and on the body of a person located in crowded places.

Известны способы и устройства обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ (авт. свид. СССР №№1.131.138, 1.800.333; патенты РФ №№2.086.963, 2.150.105, 2.161.300, 2.179.716, 2.185.614, 2.226.686, 2.283.485, 2.436.073; патенты США №№4.529.710, 4.599.740, 4.651.085, 4.756.866, 5.668.734, 6.507.278; патент Великобритании №1.033.452 и другие).Known methods and devices for the detection and identification of explosives and narcotic substances (ed. Certificate of the USSR No. 1.131.138, 1.800.333; RF patents No. 2.086.963, 2.150.105, 2.161.300, 2.179.716, 2.185.614 , 2.226.686, 2.283.485, 2.436.073; U.S. Patent Nos. 4,529.710, 4,599.740, 4.651.085, 4.756.866, 5.668.734, 6.507.278; U.K. Patent No. 1,033.452 and others) .

Из известных способов обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ наиболее близким к предлагаемому является «Способ обнаружения и идентификации взрывчатых веществ» (патент РФ №2.283.485, G01N 22/00, 2004), который и выбран в качестве прототипа.Of the known methods for the detection and identification of explosive and narcotic substances, the closest to the proposed one is the "Method for the detection and identification of explosives" (RF patent No. 2.283.485, G01N 22/00, 2004), which is selected as a prototype.

Известный способ основан на том, что предварительно в память измерительного средства записывают эталонные значения фазовых сдвигов, соответствующие диэлектрическим свойствам включений определенных типов взрывчатых и наркотических веществ, облучение контролируемого объекта осуществляют импульсным СВЧ-сигналом с заданными значениями несущей частоты зондирующих импульсов, из длительности и амплитуды в диапазоне частот от 300 МГц до 150 ГГц при длительности зондирующих импульсов, не превышающей 10 мс, измеряют величину фазового сдвига принятого сигнала относительно излученного и его интенсивность, по величине которой определяют коэффициент поглощения контролируемого объекта, сравнивают измеренную величину фазового сдвига принятого сигнала относительно излученного с эталонными значениями, после чего по результатам сравнения с учетом определенного коэффициента поглощения контролируемого объекта определяют наличие взрывчатого или наркотического вещества и его тип.The known method is based on the fact that the reference values of the phase shifts corresponding to the dielectric properties of the inclusions of certain types of explosive and narcotic substances are preliminarily recorded in the memory of the measuring means, the controlled object is irradiated with a pulsed microwave signal with preset values of the carrier frequency of the probe pulses, of duration and amplitude in the frequency range from 300 MHz to 150 GHz with a duration of probing pulses not exceeding 10 ms, measure the magnitude of the phase shift pr of the detected signal relative to the emitted and its intensity, the value of which determines the absorption coefficient of the controlled object, compare the measured phase shift of the received signal relative to the radiated with the reference values, after which the presence of an explosive or narcotic substance and its type of.

Однако известные технические решения не обеспечивают возможности для определения местонахождения контролируемого объекта, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество.However, the known technical solutions do not provide the ability to determine the location of the controlled object in which an explosive or narcotic substance is detected.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей известных технических решений путем определения местонахождения контролируемого объекта, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество.An object of the invention is to expand the functionality of known technical solutions by determining the location of a controlled object, on which an explosive or narcotic substance is detected.

Поставленная задача решается тем, что способ обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ, включающий, в соответствии с ближайшим аналогом, облучение контролируемого объекта импульсным СВЧ-сигналом с заданными значениями несущей частоты зондирующих импульсов, их длительности и амплитуды, прием отраженного от контролируемого объекта сигнала, усиление и аналого-цифровое преобразование принятого сигнала, измерение значений параметров преобразованного сигнала и сравнение их с эталонными значениями измерительным средством, при этом предварительно в память измерительного средства записывают эталонные значения фазовых сдвигов, соответствующие диэлектрическим свойствам включений определенных типов взрывчатых и наркотических веществ, облучение контролируемого объекта осуществляют в диапазоне частот от 300 МГц до 150 ГГц при длительности зондирующих импульсов, не превышающей 10 мс, измеряют величину фазового сдвига принятого сигнала относительно излученного и его интенсивность, по величине которой определяют коэффициент поглощения контролируемого объекта, сравнивают измеренную величину фазового сдвига принятого сигнала относительно излученного с эталонными значениями, после чего по результатам сравнения с учетом определенного коэффициента поглощения контролируемого объекта определяют наличие взрывчатого или наркотического вещества и его тип, отличается от ближайшего аналога тем, что после обнаружения взрывчатого или наркотического вещества на контролируемом объекте перемножают отраженный сигнал, принятый приемопередающей антенной, с зондирующим сигналом, пропущенным через первый блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное первой корреляционной функции R1(τ), где τ - текущая временная задержка, изменяют временную задержку τ до наступления равенства τ=τз1 где τз1= 2 R c

Figure 00000001
, где R - расстояние до контролируемого объекта, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество, с - скорость распространения радиоволн, поддерживают указанное равенство, что соответствует максимальному значению первой корреляционной функции R1(τ), и определяют расстояние R до контролируемого объекта, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество, одновременно перемножают отраженный сигнал, принятый приемной антенной, разнесенной в горизонтальной плоскости на расстояние d, где d - измерительная база, с отраженным сигналом, принятым приемопередающей антенной и пропущенным через второй блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное второй корреляционной функции R2(τ), изменяют время задержки τ до наступления равенства τ=τз2, где τз2=t1-t2, где t1, t2 - время прохождения отраженными сигналами расстояний от контролируемого объекта, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество, до приемопередающей и приемной антенн соответственно, поддерживают указанное равенство, что соответствует максимальному значению второй корреляционной функции R2(t), и определяют азимут на контролируемый объект, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое веществоThe problem is solved in that a method for detecting and identifying explosive and narcotic substances, including, in accordance with the closest analogue, irradiating the controlled object with a pulsed microwave signal with specified values of the carrier frequency of the probe pulses, their duration and amplitude, receiving a signal reflected from the controlled object, amplification and analog-to-digital conversion of the received signal, measuring the values of the parameters of the converted signal and comparing them with the reference values of the measuring medium In this case, the reference values of the phase shifts corresponding to the dielectric properties of the inclusions of certain types of explosives and narcotic substances are preliminarily recorded in the memory of the measuring means, the controlled object is irradiated in the frequency range from 300 MHz to 150 GHz with a probe pulse duration not exceeding 10 ms, measured the magnitude of the phase shift of the received signal relative to the radiated and its intensity, the value of which determines the absorption coefficient of the controlled object, compare the measured value of the phase shift of the received signal relative to the radiated with the reference values, after which, based on the results of the comparison, taking into account a certain absorption coefficient of the controlled object, the presence of an explosive or narcotic substance and its type is different from the closest analogue in that after detecting an explosive or narcotic substance at the controlled object, the reflected signal received by the transceiver antenna is multiplied with the probing signal passed through a first adjustable delay block, allocate a low-frequency voltage proportional to the first correlation function R 1 (τ), where τ - current time delay, changing a time delay τ to the equality of P1 τ = τ where τ = Z1 2 R c
Figure 00000001
where R is the distance to the controlled object at which an explosive or narcotic substance is detected, c is the propagation speed of radio waves, the indicated equality is maintained, which corresponds to the maximum value of the first correlation function R 1 (τ), and the distance R to the controlled object at which an explosive or narcotic substance is detected, at the same time multiply the reflected signal received by the receiving antenna, spaced horizontally at a distance d, where d is the measuring base, with reflected with the second signal received by the transceiver antenna and passed through the second block of adjustable delay, a low-frequency voltage is proportional to the second correlation function R 2 (τ), the delay time τ is changed until the equality τ = τ z2 , where τ z2 = t 1 -t 2 , where t 1 , t 2 is the time taken by the reflected signals to travel from the controlled object where the explosive or narcotic substance was detected to the transceiver and receiver antennas, respectively, support this equality, which corresponds to the maximum the value of the second correlation function R 2 (t), and determine the azimuth to the controlled object, which detected explosive or narcotic substance

β = arccos c d τ з 2

Figure 00000002
. β = arccos c d τ s 2
Figure 00000002
.

Поставленная задача решается тем, что устройство для обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, последовательно включенные передатчик, антенный переключатель, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первый усилитель высокой частоты, аналого-цифровой преобразователь, процессор, вход-выход которого связан с передатчиком, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, и блок индикации, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено ключом, двумя перемножителями, двумя фильтрами нижних частот, двумя экстремальными регуляторами, двумя блоками регулируемой задержки, индикатором дальности, приемной антенной, вторым усилителем высокой частоты и индикатором азимута, причем к выходу первого усилителя высокой частоты последовательно подключены ключ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, первый перемножитель, второй вход которого через первый блок регулируемой задержки соединен с выходом передатчика, первый фильтр нижних частот и первый экстремальный регулятор, выход которого соединен со вторым входом первого блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор дальности, к выходу приемной антенны последовательно подключены второй усилитель высокой частоты, второй перемножитель, второй вход которого через второй блок регулируемой задержки соединен с выходом ключа, второй фильтр нижних частот и второй экстремальный регулятор, выход которого соединен со вторым входом второго блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор азимута.The problem is solved in that a device for the detection and identification of explosive and narcotic substances, containing, in accordance with the closest analogue, a series-connected transmitter, an antenna switch, the input-output of which is connected to a transceiver antenna, a first high-frequency amplifier, an analog-to-digital converter, a processor, the input-output of which is connected to the transmitter, a comparison unit, the second input of which is connected to the output of the memory unit, and an indication unit, differs from the closest analogue in that it equipped with a key, two multipliers, two low-pass filters, two extreme regulators, two adjustable delay units, a range indicator, a receiving antenna, a second high-frequency amplifier and an azimuth indicator, with a key connected to the output of the first high-frequency amplifier, the second input of which is connected to the output of the comparison unit, the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the transmitter through the first adjustable delay unit, the first low-pass filter and the first a belt regulator, the output of which is connected to the second input of the first adjustable delay unit, the range indicator is connected to the second output, the second high-frequency amplifier, the second multiplier, the second input of which is connected to the key output through the second adjustable delay unit, are connected to the output of the receiving antenna a low-pass filter and a second extreme regulator, the output of which is connected to the second input of the second block of adjustable delay, to the second output of which an indicator is connected azimuth.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на чертеже.The structural diagram of a device that implements the proposed method is presented in the drawing.

Устройство содержит последовательно включенные передатчик 3, антенный переключатель 2, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 1, первый усилитель 5 высокой частоты, аналого-цифровой преобразователь 6, процессор 11, вход-выход которого связан с передатчиком 3, блок 12 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 8 памяти, и блок 9 индикации. К выходу первого усилителя 5 высокой частоты последовательно подключены ключ 13, второй вход которого соединен с выходом блока 12 сравнения, первый перемножитель 15, второй вход которого через первый блок 18 регулируемой задержки соединен с выходом передатчика 3, первый фильтр 16 нижних частот и первый экстремальный регулятор 17, выход которого соединен со вторым входом первого блока 18 регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор 19 дальности. К выходу приемной антенны 20 последовательно подключены второй усилитель 21 высокой частоты, второй перемножитель 23, второй вход которого через второй блок 26 регулируемой задержки соединен с выходом ключа 13, второй фильтр 24 нижних частот и второй экстремальный регулятор 25, выход которого соединен со вторым входом второго блока 26 регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор 27 азимута.The device contains a series-connected transmitter 3, an antenna switch 2, the input-output of which is connected to a transceiver antenna 1, a first high-frequency amplifier 5, an analog-to-digital converter 6, a processor 11, the input-output of which is connected to a transmitter 3, a comparison unit 12, and a second the input of which is connected to the output of the memory unit 8, and the indication unit 9. To the output of the first high-frequency amplifier 5, a key 13 is connected in series, the second input of which is connected to the output of the comparison unit 12, the first multiplier 15, the second input of which is connected to the output of the transmitter 3 through the first adjustable delay unit 18, the first low-pass filter 16 and the first extreme regulator 17, the output of which is connected to the second input of the first adjustable delay unit 18, to the second output of which a range indicator 19 is connected. A second high-frequency amplifier 21, a second multiplier 23, the second input of which through the second adjustable delay unit 26 is connected to the output of the key 13, the second low-pass filter 24 and the second extreme regulator 25, the output of which is connected to the second input of the second block 26 adjustable delay, the second output of which is connected to the indicator 27 of the azimuth.

Первый усилитель 5 высокой частоты и аналого-цифровой преобразователь образуют приемник 4. Процессор 11, блок 12 сравнения и блок 8 памяти образуют измерительное средство 7. Первый перемножитель 15, первый фильтр 16 нижних частот, первый экстремальный регулятор 17 и первый блок 18 регулируемой задержки образуют первый коррелятор 14. Второй перемножитель 23, второй фильтр 24 нижних частот, второй блок 26 регулируемой задержки образуют второй коррелятор 22. Устройство содержит также контролируемый объект 10.The first high-frequency amplifier 5 and the analog-to-digital converter form the receiver 4. The processor 11, the comparison unit 12, and the memory unit 8 form the measuring means 7. The first multiplier 15, the first low-pass filter 16, the first extreme regulator 17 and the first adjustable delay unit 18 form the first correlator 14. The second multiplier 23, the second low-pass filter 24, the second adjustable delay unit 26 form a second correlator 22. The device also contains a controlled object 10.

Способ обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ осуществляется следующим образом.The method of detection and identification of explosives and narcotic substances is as follows.

Контролируемый объект 10, подлежащий проверке на наличие взрывчатых или наркотических веществ, облучается слабым высокочастотным электромагнитным излучением. СВЧ-сигнал в диапазоне частот от 300 МГц до 150 ГГц длительностью, не превышающей 10 мс, формируется в передатчике 3. Для облучения контролируемого объекта 10 может быть сформирован импульсный СВЧ-сигнал в виде последовательности пачек импульсов. В этом случае для каждой пачки импульсов задается свое значение несущей частоты, причем значение несущей частоты для последующей пачки импульсов либо увеличивают, либо уменьшают. Сформированный в передатчике 3 СВЧ-сигнал с заданными параметрами через антенный переключатель 2 поступает в антенну 1 и излучается в направлении контролируемого объекта 10. Поскольку мощность излучаемого (зондирующего) СВЧ-сигнала небольшая, проверке на наличие взрывчатых или наркотических веществ могут подвергаться непосредственно пассажиры либо люди, находящиеся в местах массовых мероприятий.The monitored object 10 to be checked for the presence of explosive or narcotic substances is irradiated with weak high-frequency electromagnetic radiation. A microwave signal in the frequency range from 300 MHz to 150 GHz with a duration not exceeding 10 ms is generated in the transmitter 3. To irradiate the controlled object 10, a pulsed microwave signal can be generated in the form of a sequence of bursts of pulses. In this case, for each burst of pulses its own value of the carrier frequency is set, and the value of the carrier frequency for the subsequent burst of pulses is either increased or decreased. The microwave signal generated in the transmitter 3 with the given parameters through the antenna switch 2 enters the antenna 1 and is emitted in the direction of the monitored object 10. Since the power of the emitted (probing) microwave signal is small, passengers or people can be directly tested for explosives or drugs located in places of mass events.

Отраженные сигналы от контролируемого объекта 10:The reflected signals from the controlled object 10:

u1(t)=U1·Cos[wc(t-τз1)+φ1],u 1 (t) = U 1 · Cos [w c (t-τ з1 ) + φ 1 ],

u2(t)=U2·Cos[wc(t-τз2)+φ2], 0<t≤Tc,u 2 (t) = U 2 · Cos [w c (t-τ з2 ) + φ 2 ], 0 <t≤T c ,

где τ31= 2 R c

Figure 00000003
- время задержки отраженного сигнала относительно зондирующего;where τ 3 1 = 2 R c
Figure 00000003
- delay time of the reflected signal relative to the probing;

τз2=t1-t2, t1, t2 - время прохождения сигналом расстояний от контролируемого объекта 10 до приемопередающей антенны 1 и приемной антенны 20;τ s2 = t 1 -t 2 , t 1 , t 2 - the time the signal travels distances from the controlled object 10 to the transceiver antenna 1 and the receiving antenna 20;

R - расстояние от приемопередающей антенны 1 до контролируемогоR is the distance from the transceiver antenna 1 to the controlled

объекта 10;object 10;

с - скорость распространения радиоволн.C is the propagation velocity of radio waves.

Отраженный сигнал u1(t) воспринимается антенной 1 и поступает через антенный переключатель 2 на вход приемника 4, в котором он усиливается усилителем 5 высокой частоты и преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя 6 в вид, удобный для его дальнейшей обработки в измерительном средстве 7, выполненном, например, с использованием процессора 11, позволяющего осуществлять цифровую обработку принятого сигнала с определением величин его фазового сдвига относительно зондирующего и интенсивности с последующим сравнением в блоке 12 сравнения с эталонными значениями, записанными в блок 8 памяти. При наличии диэлектрических включений на контролируемом объекте 10 (в частности, на теле человека) параметры принятого сигнала будут отличаться от параметров принятого сигнала, отраженного от контролируемого объекта, не содержащего взрывчатых или наркотических веществ. Отличия будут заключаться в изменении фазы принятого сигнала и его интенсивности. Изменение фазы будет различным для различных диэлектриков. Сравнивая фазу принятого сигнала с записанными в блок 8 памяти эталонными значениями фазовых сдвигов, соответствующих диэлектрическим свойствам включений определенных типов взрывчатых и наркотических веществ, можно идентифицировать взрывчатое или наркотическое вещество. Полученные данные могут отображаться на дисплее в блоке 9 индикации. В простейшем случае может быть использована индикаторная лампа, включение которой свидетельствует об обнаружении взрывчатых или наркотических веществ.The reflected signal u 1 (t) is received by the antenna 1 and enters through the antenna switch 2 to the input of the receiver 4, in which it is amplified by a high-frequency amplifier 5 and converted using an analog-to-digital converter 6 into a form convenient for its further processing in the measuring means 7 performed, for example, using a processor 11, which allows digital processing of the received signal with the determination of its phase shift relative to the probing and intensity, followed by comparison in block 12 solutions with reference values recorded in block 8 of the memory. If there are dielectric inclusions on the controlled object 10 (in particular, on the human body), the parameters of the received signal will differ from the parameters of the received signal reflected from the controlled object that does not contain explosive or narcotic substances. The differences will be a change in the phase of the received signal and its intensity. The phase change will be different for different dielectrics. By comparing the phase of the received signal with the reference values of the phase shifts recorded in the memory unit 8, corresponding to the dielectric properties of the inclusions of certain types of explosive and narcotic substances, an explosive or narcotic substance can be identified. The obtained data can be displayed on the display in block 9 of the display. In the simplest case, an indicator lamp can be used, the inclusion of which indicates the detection of explosive or narcotic substances.

При обнаружении взрывчатого или наркотического вещества на контролируемом объекте 10, на выходе блока 12 сравнения образуется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 13, открывая его. В исходном состоянии ключ 13 всегда закрыт. При этом отраженный сигнал u1(t) с выхода усилителя 5 высокой частоты через открытый ключ 13 поступает на первый вход первого перемножителя 15 и на первый вход второго блока 26 регулируемой задержки.When an explosive or narcotic substance is detected at the controlled object 10, a constant voltage is generated at the output of the comparison unit 12, which is supplied to the control input of the key 13, opening it. In the initial state, the key 13 is always closed. In this case, the reflected signal u 1 (t) from the output of the high-frequency amplifier 5 through the public key 13 is fed to the first input of the first multiplier 15 and to the first input of the second adjustable delay unit 26.

На второй вход первого перемножителя 15 с выхода передатчика 3 через первый блок 18 регулируемой задержки поступает зондирующий сигналA probe signal is supplied to the second input of the first multiplier 15 from the output of the transmitter 3 through the first adjustable delay unit 18

uc(t)=Uc·Cos[wc(t-τз2)+φ2], 0≤t≤Tc,u c (t) = U c · Cos [w c (t-τ з2 ) + φ 2 ], 0≤t≤T c ,

где τ - переменная задержка, вводимая первым блоком 18 регулируемой задержки.where τ is the variable delay introduced by the first adjustable delay unit 18.

Полученное на выходе перемножителя 15 напряжение пропускается через фильтр 16 нижних частот, на выходе которого формируется низкочастотное напряжение, пропорциональное первой корреляционной функции R1(τ). Экстремальный регулятор 17, предназначенный для поддержания максимального значения первой корреляционной функции R1(τ) и подключенный к выходу фильтра 16 нижних частот, воздействует на управляющий вход первого блока 18 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ равной τз1(τ=τз1), что соответствует максимальному значению первой корреляционной функции R1(x). Индикатор 19 дальности, связанный со шкалой блока 18 регулируемой задержки, позволяет непосредственно считывать измеренное значение дальности R до контролируемого объекта 10, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество,The voltage obtained at the output of the multiplier 15 is passed through a low-pass filter 16, at the output of which a low-frequency voltage is generated, which is proportional to the first correlation function R 1 (τ). The extreme controller 17, designed to maintain the maximum value of the first correlation function R 1 (τ) and connected to the output of the low-pass filter 16, acts on the control input of the first adjustable delay unit 18 and maintains the delay τ introduced by it equal to τ s1 (τ = τ s1 ) , which corresponds to the maximum value of the first correlation function R 1 (x). The range indicator 19, associated with the scale of the adjustable delay unit 18, allows you to directly read the measured value of the distance R to the controlled object 10 on which an explosive or narcotic substance is detected,

R = c τ з 1 2

Figure 00000004
. R = c τ s one 2
Figure 00000004
.

Отраженный сигнал u2(t) с выхода приемной антенны 20 через усилитель 21 высокой частоты поступает на первый вход второго перемножителя 23, на второй вход которого через второй блок 26 регулируемой задержки подается отраженный сигнал u1(t) с выхода первого усилителя 5 высокой частоты через открытый ключ 13. В этом случае шкала второго блока 26 регулируемой задержки (индикатор 27 азимута) градуируется непосредственно в значения угловой координаты контролируемого объекта 10, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое веществоThe reflected signal u 2 (t) from the output of the receiving antenna 20 through the high-frequency amplifier 21 is fed to the first input of the second multiplier 23, to the second input of which the reflected signal u 1 (t) is supplied from the output of the first high-frequency amplifier 5 through the second adjustable delay unit 26 through the public key 13. In this case, the scale of the second adjustable delay unit 26 (azimuth indicator 27) is calibrated directly to the angular coordinates of the controlled object 10 on which an explosive or narcotic substance is detected

β = arccos c d τ з 2

Figure 00000002
, β = arccos c d τ s 2
Figure 00000002
,

где d - расстояние между приемопередающей 1 и приемной 20 антеннами (измерительная база);where d is the distance between the transceiver 1 and the receiving 20 antennas (measuring base);

τз2=t1-t2, t1, t2 - время прохождения отраженных сигналов расстояний от контролируемого объекта до приемопередающей 1 и приемной 20 антенн соответственно.τ z2 = t 1 -t 2 , t 1 , t 2 - the transit time of the reflected signals of the distances from the controlled object to the transceiver 1 and the receiving 20 antennas, respectively.

Обнаружение взрывчатых и наркотических веществ может быть осуществлено и в случае, если контролируемый объект представляет собой многослойную структуру (например, взрывчатое или наркотическое вещество под одеждой человека), поскольку предварительно записанные в блок 8 памяти эталонные значения, с которыми сравнивают значения параметров принятых сигналов, представляют собой набор значений параметров принятых сигналов от различных объектов (в том числе и с многослойной структурой), с имеющимися в них взрывчатыми или наркотическими веществами, т.е. от объектов, которые будут близки по своим характеристикам с подлежащими проверке объектами, содержащими взрывчатые или наркотические вещества. Обычно используется компьютерная модель, позволяющая имитировать любые многослойные структуры.Explosive and narcotic substances can also be detected if the controlled object is a multilayer structure (for example, an explosive or narcotic substance under human clothing), since the reference values previously recorded in the memory unit 8, with which the values of the parameters of the received signals are compared, represent is a set of parameter values of received signals from various objects (including those with a multilayer structure), with explosive or narcotic things present in them stvami, ie from objects that will be close in their characteristics to the objects to be inspected containing explosive or narcotic substances. Usually a computer model is used to simulate any multilayer structure.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, может быть выполнено с тремя антеннами, одна из которых служит для излучения сигнала, а две другие - для приема отраженных сигналов.A device that implements the proposed method can be performed with three antennas, one of which serves to emit a signal, and the other two to receive reflected signals.

При облучении контролируемого объекта с многослойной структурой происходят многократные переотражения. Многослойная структура может облучаться последовательностью монохроматических пакетов, содержащих не менее 100 длин воли. В этом случае прохождение волн через многослойную структуру можно считать периодическим. При этом результат получают решением одномерного уравнения Гельмгольца (М.Борн, Э.Вольф. Основы оптики. М., Наука, 1974, с.72). Решение для каждого волнового пакета зависит от расстояния до слоистой структуры, толщины слоев и их электрофизических свойств, причем расстояние до слоистой структуры может быть легко определено по параметрам принятого сигнала (по времени его задержки относительно излученного). Общее количество неизвестных равно 3N+1, где N - число слоев. Измеряя фазу и амплитуду принятого сигнала для каждого волнового пакета, легко решить соответствующую систему уравнений, если 2М≥3N+1, где М - количество волновых пакетов.When a controlled object with a multilayer structure is irradiated, multiple reflections occur. The multilayer structure can be irradiated with a sequence of monochromatic packets containing at least 100 wavelengths. In this case, the passage of waves through a multilayer structure can be considered periodic. The result is obtained by solving the one-dimensional Helmholtz equation (M. Born, E. Wolf. Fundamentals of optics. M., Nauka, 1974, p. 72). The solution for each wave packet depends on the distance to the layered structure, the thickness of the layers and their electrophysical properties, and the distance to the layered structure can be easily determined by the parameters of the received signal (by the time of its delay relative to the emitted). The total number of unknowns is 3N + 1, where N is the number of layers. By measuring the phase and amplitude of the received signal for each wave packet, it is easy to solve the corresponding system of equations if 2M≥3N + 1, where M is the number of wave packets.

Решая указанную систему, мы получаем значения проводимости, диэлектрической проницаемости и толщины каждого слоя. Это дает нам возможность определить, имеются ли опасные вещества в указанной слоистой структуре.Solving this system, we obtain the values of conductivity, permittivity and thickness of each layer. This gives us the opportunity to determine if there are dangerous substances in the specified layered structure.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство, по сравнению с прототипом и другими техническими решениями, обеспечивают не только надежное обнаружение и идентификацию взрывчатых и наркотических веществ, но и позволяют точно и однозначно определять направление на контролируемый объект, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество, и дальность до его местонахождения. При этом повышение точности пеленгации контролируемого объекта достигается увеличением измерительной базы d, а возникающая при этом неоднозначность устраняется корреляционной обработкой отраженных сигналов. Тем самым функциональные возможности способа и устройства расширены.Thus, the proposed method and device, in comparison with the prototype and other technical solutions, provide not only reliable detection and identification of explosive and narcotic substances, but also allow you to accurately and unambiguously determine the direction of the controlled object, which detected explosive or narcotic substance, and range to its location. In this case, an increase in the direction finding accuracy of the controlled object is achieved by increasing the measuring base d, and the ambiguity that arises in this case is eliminated by correlation processing of the reflected signals. Thus, the functionality of the method and device is expanded.

Claims (2)

1. Способ обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ, включающий облучение контролируемого объекта импульсным СВЧ-сигналом с заданными значениями несущей частоты зондирующих импульсов, их длительности и амплитуды, прием отраженного от контролируемого объекта сигнала, усиление и аналого-цифровое преобразование принятого сигнала, измерение значений параметров преобразованного сигнала и сравнение их с эталонными значениями измерительным средством, при этом предварительно в память измерительного средства записывают эталонные значения фазовых сдвигов, соответствующие диэлектрическим свойствам включений определенных типов взрывчатых и наркотических веществ, облучение контролируемого объекта осуществляют в диапазоне частот от 300 МГц до 150 ГГц при длительности зондирующих импульсов, не превышающей 10 мс, измеряют величину фазового сдвига принятого сигнала относительно излученного и его интенсивность, по величине которой определяют коэффициент поглощения контролируемого объекта, сравнивают измеренную величину фазового сдвига принятого сигнала относительно излученного с эталонными значениями, после чего по результатам сравнения с учетом определенного коэффициента поглощения контролируемого объекта определяют наличие взрывчатого или наркотического вещества и его тип, отличающийся тем, что после обнаружения взрывчатого или наркотического вещества на контролируемом объекте перемножают отраженный сигнал, принятый приемопередающей антенной, с зондирующим сигналом, пропущенным через первый блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное первой корреляционной функции R1(τ), где τ - текущая временная задержка, изменяют временную задержку τ до наступления равенства τ=τз1, где τ з1 = 2R c
Figure 00000005
, где R - расстояние до контролируемого объекта, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество, с - скорость распространения радиоволн, поддерживают указанное равенство, что соответствует максимальному значению первой корреляционной функции R1(τ), и определяют расстояние R до контролируемого объекта, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество, одновременно перемножают отраженный сигнал, принятый приемной антенной, разнесенной в горизонтальной плоскости на расстояние d, где d - измерительная база, с отраженным сигналом, принятым приемопередающей антенной и пропущенным через второй блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное второй корреляционной функции R2(τ), изменяют время задержки τ до наступления равенства τ=τз2, где τз2=t1-t2, где t1, t2 - время прохождения отраженными сигналами расстояний от контролируемого объекта, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество, до приемопередающей и приемной антенн соответственно, поддерживают указанное равенство, что соответствует максимальному значению второй корреляционной функции R2(τ), и определяют азимут на контролируемый объект, на котором обнаружено взрывчатое или наркотическое вещество,
β = arccos c d τ з 2
Figure 00000002
.
1. A method for detecting and identifying explosive and narcotic substances, including irradiating a controlled object with a pulsed microwave signal with specified values of the carrier frequency of the probe pulses, their duration and amplitude, receiving the signal reflected from the controlled object, amplifying and analog-to-digital conversion of the received signal, measuring values the parameters of the converted signal and comparing them with the reference values of the measuring means, while previously in the memory of the measuring means of recording reference values of phase shifts corresponding to the dielectric properties of inclusions of certain types of explosives and drugs are irradiated, the controlled object is irradiated in the frequency range from 300 MHz to 150 GHz with a probe pulse duration not exceeding 10 ms, the magnitude of the phase shift of the received signal relative to the emitted and intensity, by the value of which the absorption coefficient of the controlled object is determined, the measured value of the phase shift of the received signal is compared relatively emitted with reference values, after which the presence of an explosive or narcotic substance and its type, which is characterized in that after detecting an explosive or narcotic substance at a controlled object, multiply the reflected signal received by the transceiver antenna, are determined using a probing signal passed through the first block of adjustable delay, emit a low-frequency voltage proportional to howl correlation function R 1 (τ), where τ - current time delay, changing a time delay τ to the equality of P1 τ = τ, where τ s1 = 2R c
Figure 00000005
where R is the distance to the controlled object at which an explosive or narcotic substance is detected, c is the propagation speed of radio waves, the indicated equality is maintained, which corresponds to the maximum value of the first correlation function R 1 (τ), and the distance R to the controlled object at which an explosive or narcotic substance is detected, at the same time multiply the reflected signal received by the receiving antenna, spaced horizontally at a distance d, where d is the measuring base, with reflected with the second signal received by the transceiver antenna and passed through the second block of adjustable delay, a low-frequency voltage is proportional to the second correlation function R 2 (τ), the delay time τ is changed until the equality τ = τ z2 , where τ z2 = t 1 -t 2 , where t 1 , t 2 is the time taken by the reflected signals to travel from the controlled object where the explosive or narcotic substance was detected to the transceiver and receiver antennas, respectively, support this equality, which corresponds to the maximum the value of the second correlation function R 2 (τ), and determine the azimuth to the controlled object, which detected explosive or narcotic substance,
β = arccos c d τ s 2
Figure 00000002
.
2. Устройство для обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ, содержащее последовательно включенные передатчик, антенный переключатель, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, первый усилитель высокой частоты, аналого-цифровой преобразователь, процессор, вход-выход которого связан с передатчиком, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, и блок индикации, отличающееся тем, что оно снабжено ключом, двумя перемножителями, двумя фильтрами нижних частот, двумя экстремальными регуляторами, двумя блоками регулируемой задержки, индикатором дальности, приемной антенной, вторым усилителем высокой частоты и индикатором азимута, причем к выходу первого усилителя высокой частоты последовательно подключены ключ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, первый перемножитель, второй вход которого через первый блок регулируемой задержки соединен с выходом передатчика, первый фильтр нижних частот и первый экстремальный регулятор, выход которого соединен со вторым входом первого блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор дальности, к выходу приемной антенны последовательно подключены второй усилитель высокой частоты, второй перемножитель, второй вход которого через второй блок регулируемой задержки соединен с выходом ключа, второй фильтр нижних частот и второй экстремальный регулятор, выход которого соединен со вторым входом второго блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор азимута. 2. A device for detecting and identifying explosive and narcotic substances, comprising a series-connected transmitter, an antenna switch, the input-output of which is connected to a transceiver antenna, a first high-frequency amplifier, an analog-to-digital converter, a processor, the input-output of which is connected to a transmitter, a unit comparison, the second input of which is connected to the output of the memory unit, and an indication unit, characterized in that it is equipped with a key, two multipliers, two low-pass filters, two extreme controllers, two adjustable delay units, a range indicator, a receiving antenna, a second high-frequency amplifier and an azimuth indicator, and a key is connected to the output of the first high-frequency amplifier, the second input of which is connected to the output of the comparison unit, the first multiplier, the second input of which is through the first block adjustable delay connected to the output of the transmitter, the first low-pass filter and the first extreme regulator, the output of which is connected to the second input of the first block of adjustable rear the arm, to the second output of which a range indicator is connected, a second high-frequency amplifier, a second multiplier, a second input of which is connected to the key output through a second adjustable delay unit, a second low-pass filter and a second extreme regulator whose output is connected to the output of the receiving antenna the second input of the second adjustable delay unit, the second output of which is connected to the azimuth indicator.
RU2012133778/07A 2012-08-07 2012-08-07 Method of detecting and identifying explosives and narcotic drugs and apparatus for realising said method RU2507505C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133778/07A RU2507505C1 (en) 2012-08-07 2012-08-07 Method of detecting and identifying explosives and narcotic drugs and apparatus for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133778/07A RU2507505C1 (en) 2012-08-07 2012-08-07 Method of detecting and identifying explosives and narcotic drugs and apparatus for realising said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2507505C1 true RU2507505C1 (en) 2014-02-20

Family

ID=50113364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012133778/07A RU2507505C1 (en) 2012-08-07 2012-08-07 Method of detecting and identifying explosives and narcotic drugs and apparatus for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2507505C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632564C1 (en) * 2016-08-31 2017-10-05 Общественная организация Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы Method of detecting and identifying explosives and narcotic substances and device for its implementation
RU2723987C1 (en) * 2019-07-23 2020-06-18 Роман Евгеньевич Стахно Method of detection and identification of explosive and narcotic substances and device for its implementation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988007733A1 (en) * 1987-03-27 1988-10-06 John Henry Kraus Explosives detection system for an aircraft
RU2086963C1 (en) * 1989-10-04 1997-08-10 Агар Корпорейшн Инк. Device measuring concentration of two substances
US6507278B1 (en) * 2000-06-28 2003-01-14 Adt Security Services, Inc. Ingress/egress control system for airport concourses and other access controlled areas
RU2283485C2 (en) * 2004-09-09 2006-09-10 Закрытое акционерное общество "Интеллектуальные сканирующие системы" Method for detection and identification of explosives
US20100231389A1 (en) * 2009-02-23 2010-09-16 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method and apparatus for tracking and locating explosives and explosive materials worldwide using micro rf transponders
RU2436073C1 (en) * 2010-06-18 2011-12-10 Сергей Александрович Задорожный System for detection and identification of explosives at building entrance

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988007733A1 (en) * 1987-03-27 1988-10-06 John Henry Kraus Explosives detection system for an aircraft
RU2086963C1 (en) * 1989-10-04 1997-08-10 Агар Корпорейшн Инк. Device measuring concentration of two substances
US6507278B1 (en) * 2000-06-28 2003-01-14 Adt Security Services, Inc. Ingress/egress control system for airport concourses and other access controlled areas
RU2283485C2 (en) * 2004-09-09 2006-09-10 Закрытое акционерное общество "Интеллектуальные сканирующие системы" Method for detection and identification of explosives
US20100231389A1 (en) * 2009-02-23 2010-09-16 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method and apparatus for tracking and locating explosives and explosive materials worldwide using micro rf transponders
RU2436073C1 (en) * 2010-06-18 2011-12-10 Сергей Александрович Задорожный System for detection and identification of explosives at building entrance

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632564C1 (en) * 2016-08-31 2017-10-05 Общественная организация Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы Method of detecting and identifying explosives and narcotic substances and device for its implementation
RU2723987C1 (en) * 2019-07-23 2020-06-18 Роман Евгеньевич Стахно Method of detection and identification of explosive and narcotic substances and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7719280B2 (en) Detection of resonant tags by ultra-wideband (UWB) radar
US20080309544A1 (en) Method of Explosives Detection and Identification
RU2507505C1 (en) Method of detecting and identifying explosives and narcotic drugs and apparatus for realising said method
RU2436130C2 (en) Method and system for radar probing earth interior
RU2632564C1 (en) Method of detecting and identifying explosives and narcotic substances and device for its implementation
RU2626313C1 (en) Substance remote detecting method and device for its implementation
Vela et al. Noise radar tomography
RU2308734C1 (en) Method for remote detection of a substance
RU2723987C1 (en) Method of detection and identification of explosive and narcotic substances and device for its implementation
RU156519U1 (en) DEVICE FOR CONTACTLESS CONTROL OF ELECTROMAGNETIC PARAMETERS OF THIN FILMS AND NANOMATERIALS
RU2498279C1 (en) Method for remote detection of substance
RU2433423C1 (en) Subsurface probing device
RU2501032C1 (en) Method of determining permeability of barrier for broadband radar probing radiation
Pochanin et al. GPR for pavement monitoring
RU2402787C1 (en) Method of finding vessels in distress
US11320558B2 (en) Apparatus for measuring wideband dielectric measurements of objects using a bistatic antenna
RU2515419C1 (en) Method of measuring change in course angle of probing signal source
RU2545065C2 (en) Method to measure acoustic speed in water
RU2522853C1 (en) Method and apparatus for detecting and identifying objects hidden under clothes on human body
RU2350901C1 (en) Method for detection of dielectric coat thickness
Harmer et al. A comparison of ultra wide band conventional and direct detection radar for concealed human carried explosives detection
RU87019U1 (en) DEVICE FOR DETECTION AND IDENTIFICATION OF EXPLOSIVES
RU2533311C2 (en) Apparatus for probing building structures
RU2510015C1 (en) Method for remote detection of substance
RU2447464C1 (en) Geophysical radar set

Legal Events

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

Effective date: 20170808

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180723