RU2671885C1 - Seismic non-contact human detector - Google Patents

Seismic non-contact human detector Download PDF

Info

Publication number
RU2671885C1
RU2671885C1 RU2017146184A RU2017146184A RU2671885C1 RU 2671885 C1 RU2671885 C1 RU 2671885C1 RU 2017146184 A RU2017146184 A RU 2017146184A RU 2017146184 A RU2017146184 A RU 2017146184A RU 2671885 C1 RU2671885 C1 RU 2671885C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
seismic
peak detector
counter
Prior art date
Application number
RU2017146184A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Юрьевич Анисимов
Дмитрий Евгеньевич Гладышев
Иван Анатольевич Кандидатов
Андрей Викторович Попов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский инженерный институт" (АО "НИИИ")
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 Акционерное общество "Научно-исследовательский инженерный институт" (АО "НИИИ") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский инженерный институт" (АО "НИИИ")
Priority to RU2017146184A priority Critical patent/RU2671885C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2671885C1 publication Critical patent/RU2671885C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment; data processing.SUBSTANCE: invention relates to seismic non-contact human detectors. Seismic non-contact human detector contains a sequentially connected geophone, a preamplifier, a bandpass filter, an amplifier, a rectifier integrator, a first threshold device, a step classifier, an OR gate, a counter and an actuator, wherein the second counter input is connected to the second output of the step classifier and the input of the time device, the output of the temporary device is connected to the second input of the OR gate and the first threshold device comprises an additional output which is connected to an input of an automatic gain control circuit whose output is connected to the second input of the amplifier. Output of the integrator rectifier is connected to the input of the differentiator and the input of the first peak detector, while the output of the differentiator is connected to the input of the second peak detector, and the output of the first peak detector and the output of the second peak detector are connected to the inputs of the ratio calculation unit, in addition, the second threshold device, the XOR gate and the AND gate are connected in series to the output of the ratio calculation unit, and the AND gate is embedded in the connection of the second output of the step classifier with the second input of the counter and the input of the temporary device.EFFECT: invention makes it possible to increase the noise immunity of a seismic non-contact human detector from seismic interference of various origins with an increase in the reliability of detecting a moving person.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сейсмическим неконтактным датчикам обнаружения, применяемым для обнаружения движущегося человека или группы людей (сфера применения - охранные системы, средства инженерного вооружения и др.).The invention relates to seismic non-contact detection sensors used to detect a moving person or group of people (the scope is security systems, engineering weapons, etc.).

Из уровня техники известны схожие технические решения.Similar technical solutions are known in the art.

Алгоритм распознавания проникновения нарушителя в охраняемый периметр (заявка RU 2000133137 А, 28.12.2000) построен по схеме: сейсмический датчик, предусилитель, полосовой фильтр, усилитель, пороговое устройство, блок цифровой обработки. Блок цифровой обработки выделяет максимальное значение амплитуд принятых сигналов, сравнивает их в каждые промежутки времени и, в случае совпадения частоты повторения с частотой повторения сигналов, создаваемых человеком (60-120 шагов/мин) принимает решение об обнаружении человека.The algorithm for recognizing the penetration of the intruder into the protected perimeter (application RU 2000133137 A, December 28, 2000) is constructed according to the scheme: seismic sensor, preamplifier, band-pass filter, amplifier, threshold device, digital processing unit. The digital processing unit selects the maximum value of the amplitudes of the received signals, compares them at each time intervals and, if the repetition frequency coincides with the repetition frequency of the signals generated by the person (60-120 steps / min), makes a decision on detecting the person.

Данное устройство не обладает требуемым уровнем помехозащищенности при воздействии сейсмических сигналов, источником которых является передвигающаяся наземная техника, также устройство обладает неравномерными рабочими характеристиками в зависимости от вида движения (шаг, бег) и типа обнаруживаемого объекта (человек, группа людей).This device does not have the required level of noise immunity when exposed to seismic signals, the source of which is moving ground equipment, and the device also has uneven performance characteristics depending on the type of movement (step, run) and the type of object detected (person, group of people).

Сейсмический энергетический обнаружитель сигналов (патент RU 2236026 С1, 19.06.2003). Сущность изобретения заключается в том, что сигнал после фильтрации и усиления поступает на первое пороговое устройство и на вход линии задержки (время задержки 0,5 с), исходя из предположения, что человек за это время делает хотя бы один шаг. С выхода линии задержки сигнал поступает на вход второго порогового устройства. С выходов обоих пороговых устройств сигналы поступают на вход схемы принятия решения. Схема принятия решения контролирует выходы обоих пороговых устройств, на которые одновременно поступают сигналы двух соединенных выборок, следующих друг за другом длительностью по 0,5 с. Seismic energy detector of signals (patent RU 2236026 C1, 06/19/2003). The essence of the invention lies in the fact that the signal after filtering and amplification is fed to the first threshold device and to the input of the delay line (delay time 0.5 s), based on the assumption that a person takes at least one step during this time. From the output of the delay line, the signal enters the input of the second threshold device. From the outputs of both threshold devices, the signals are input to the decision circuit. The decision-making circuit controls the outputs of both threshold devices, which simultaneously receive signals from two connected samples, following each other for a duration of 0.5 s.

Данное устройство не помехоустойчиво к одиночным сейсмическим импульсным воздействиям. Кроме того, не представляется возможным обнаружение человека, движущимся быстрым шагом, бегом или ползком, так как сигнал повторяется чаще, чем 0.5 с.This device is not immune to single seismic pulsed influences. In addition, it is not possible to detect a person moving at a fast pace, running or crawling, since the signal is repeated more often than 0.5 s.

Техническое решение, взятое за прототип (патент RU 2623403 С2, 16.12.2015) относится к сейсмическим противопехотным неконтактным взрывательным устройствам, применяемых в инженерных боеприпасах при устройстве мино-взрывных заграждений. Данное техническое решение направлено на повышение помехоустойчивости от различного вида сейсмических помех техногенного и естественного происхождения и локализацию зоны обнаружения для эффективного поражения живой силы противника. Противопехотное неконтактное взрывательное устройство содержит преобразователь сейсмического сигнала в электрический, предусилитель, полосовой фильтр, усилитель, выпрямитель-интегратор, автоматический регулятор усиления, аналого-цифровой преобразователь в виде трехуровневого порогового устройства, классификатор шага движущегося человека, счетчик количества шагов в зоне обнаружения, временное устройство, определяющее время, в течение которого осуществляется обработка сейсмических сигналов, и исполнительное устройство. Классификатор шага человека содержит схему контроля скорости нарастающей огибающей сейсмического сигнала шага человека, схему контроля длительности шага и схему контроля длительности паузы между двумя соседними выборками сигналов шага.The technical solution taken as a prototype (patent RU 2623403 C2, December 16, 2015) relates to seismic anti-personnel non-contact explosive devices used in engineering ammunition for the construction of mine-explosive barriers. This technical solution is aimed at increasing the noise immunity from various types of seismic interference of anthropogenic and natural origin and localizing the detection zone for effective destruction of enemy manpower. The anti-personnel non-contact explosive device contains a seismic signal to electric converter, a preamplifier, a bandpass filter, an amplifier, a rectifier-integrator, an automatic gain control, an analog-to-digital converter in the form of a three-level threshold device, a moving person step classifier, a number of steps in the detection zone, a time device , which determines the time during which the processing of seismic signals, and the actuator. The human step classifier contains a circuit for controlling the speed of the increasing envelope of the seismic signal of a human step, a circuit for controlling the duration of a step, and a circuit for controlling the duration of a pause between two adjacent samples of step signals.

Данное устройство обладает недостаточной помехозащищенностью в условиях воздействия интенсивных осадков в виде дождя и града.This device has insufficient noise immunity in conditions of exposure to heavy rainfall and hail.

Задача предполагаемого изобретения - создание неконтактного датчика обнаружения, лишенного вышеуказанных недостатков. Технический результат - повышение помехоустойчивости сейсмического неконтактного датчика обнаружения человека от сейсмических помех различного происхождения при повышении показателей надежности обнаружения движущегося человека.The objective of the proposed invention is the creation of a non-contact detection sensor devoid of the above disadvantages. EFFECT: increased noise immunity of a seismic non-contact human detection sensor from seismic interference of various origins while increasing the reliability of detection of a moving person.

Задача решается следующим образом. Сейсмический неконтактный датчик обнаружения человека содержит последовательно соединенные сейсмоприемник, предусилитель, полосовой фильтр, усилитель, выпрямитель-интегратор, первое пороговое устройство, классификатор шага, логический элемент «ИЛИ», счетчик и исполнительное устройство, при этом второй вход счетчика соединен со вторым выходом классификатора шага и входом временного устройства, выход временного устройства соединен со вторым входом логического элемента «ИЛИ», а первое пороговое устройство содержит дополнительный выход, который соединен с входом схемы автоматической регулировки усиления, выход которой соединен со вторым входом усилителя. Выход выпрямителя-интегратора соединен с входом дифференциатора и входом первого пикового детектора, при этом выход дифференциатора соединен со входом второго пикового детектора, а выход первого пикового детектора и выход второго пикового детектора соединены со входами блока вычисления отношения, кроме того к выходу блока вычисления отношения последовательно подключены второе пороговое устройство, логический элемент «исключающее ИЛИ» и логический элемент «И», при этом логический элемент «И» внедрен в соединение второго выхода классификатора шага со вторым входом счетчика и входом временного устройства.The problem is solved as follows. A seismic non-contact human detection sensor contains a series-connected seismic receiver, preamplifier, bandpass filter, amplifier, rectifier-integrator, the first threshold device, step classifier, OR logic element, counter and actuator, while the second counter input is connected to the second output of the step classifier and the input of the temporary device, the output of the temporary device is connected to the second input of the OR gate, and the first threshold device contains an additional od which is connected to the input of the automatic gain control circuit whose output is connected to the second input of the amplifier. The output of the rectifier-integrator is connected to the input of the differentiator and the input of the first peak detector, while the output of the differentiator is connected to the input of the second peak detector, and the output of the first peak detector and the output of the second peak detector are connected to the inputs of the ratio calculation unit, in addition to the output of the ratio calculation unit in series a second threshold device, an exclusive OR logical element, and an AND logical element are connected, while an AND logical element is embedded in the connection of the second class output ifikatora step to the second input of the counter and the input timing device.

Предполагаемое изобретение повышает помехоустойчивость сейсмического неконтактного датчика обнаружения человека при функционировании в условии наличия естественных помех в виде осадков при сохранении локализации зоны обнаружения для поражения живой силы противника. Структурная схема сейсмического неконтактного датчика обнаружения человека представлена на фигуре 1. Сейсмоприемник 1 производит преобразование механического сигнала в электрический, выходной сигнал сейсмоприемника 1 поступает на вход предусилителя 2, предназначенного для согласования динамического диапазона сигнала. Входным сигналом полосового фильтра 3 является выходной сигнал предусилителя 2, фильтрация производится в диапазоне 50-110 Гц. Выходной сигнал полосового фильтра 3 поступает на вход усилителя 4, выходной сигнал которого поступает на вход выпрямителя-интегратора 5. Далее выходной сигнал выпрямителя-интегратора 5 в виде огибающей сигнала поступает на вход первого порогового устройства 6, выходной сигнал которого поступает на вход классификатора шага 14. Выходной сигнал превышения нижнего порога первого порогового устройства 6 поступает на вход схемы автоматической регулировки усиления 7, выходной сигнал которой поступает на вход усилителя 4. Выходной сигнал выпрямителя-интегратора поступает на вход дифференциатора 8 и вход первого пикового детектора 9. Выходной сигнал дифференциатора 8 поступает на вход первого пикового детектора 10. На входы блока вычисления отношения 11 поступают выходные сигналы первого и второго пиковых детекторов 9 и 10, таким образом, осуществляется вычисление отношения максимума сигнала огибающей к максимуму его первой производной. Выходной сигнал блока вычисления отношения 11 поступает на вход второго порогового устройства 12. Выходные сигналы второго порогового устройства 12 поступают на вход логического элемента «исключающее ИЛИ» 13. Выходные сигналы первого порогового устройства 6 поступают на вход классификатора шага 14. Выходные сигналы классификатора шага 14 и логического элемента «исключающее ИЛИ» 13 включены по схеме «И» 15. Выходной сигнал логического элемента «И» 15 поступает на вход счетчика 16 и на вход временного устройства 17. Счетчик предназначен для отсчета количества шагов в течении 5 с, определяемых временным устройством 17. Выходные сигналы временного устройства 17 и классификатора шага 14 через логический элемента «ИЛИ» 18 поступают на вход счетчика 16, обеспечивающие его сброс в начальное положение по истечении 5 с или по сигналу классификатора шага в случае не соответствия временным диапазонам параметров шага.The alleged invention increases the noise immunity of a seismic non-contact human detection sensor when operating under the condition of the presence of natural interference in the form of precipitation while maintaining the localization of the detection zone to defeat enemy manpower. The structural diagram of a seismic non-contact human detection sensor is shown in Figure 1. Seismic receiver 1 converts a mechanical signal into an electrical signal; the output signal of a geophysical receiver 1 is fed to the input of a preamplifier 2, which is used to coordinate the dynamic range of the signal. The input signal of the bandpass filter 3 is the output signal of the preamplifier 2, filtering is performed in the range of 50-110 Hz. The output signal of the bandpass filter 3 is input to the amplifier 4, the output signal of which is input to the rectifier-integrator 5. Next, the output signal of the rectifier-integrator 5 in the form of an envelope of the signal is fed to the input of the first threshold device 6, the output signal of which is input to the classifier of step 14 The output signal exceeding the lower threshold of the first threshold device 6 is fed to the input of the automatic gain control circuit 7, the output signal of which is input to the amplifier 4. The output signal is straight the integrator is fed to the input of the differentiator 8 and the input of the first peak detector 9. The output signal of the differentiator 8 is fed to the input of the first peak detector 10. The outputs of the first and second peak detectors 9 and 10 are input to the inputs of the ratio calculator 11, thus calculating the ratio of the maximum of the envelope signal to the maximum of its first derivative. The output signal of the ratio calculating unit 11 is input to the second threshold device 12. The output signals of the second threshold device 12 are input to the exclusive OR gate 13. The output signals of the first threshold device 6 are input to the classifier of step 14. The output signals of the classifier of step 14 and the logic element "exclusive OR" 13 are included according to the scheme "AND" 15. The output signal of the logic element "AND" 15 is fed to the input of the counter 16 and the input of the temporary device 17. The counter is designed for counting the number of steps within 5 s, determined by the temporary device 17. The output signals of the temporary device 17 and the classifier step 14 through the logical element "OR" 18 are fed to the input of the counter 16, ensuring its reset to the initial position after 5 s or by the signal of the classifier step in case does not match the time ranges of the step parameters.

Claims (1)

Сейсмический неконтактный датчик обнаружения человека, содержащий последовательно соединенные сейсмоприемник, предусилитель, полосовой фильтр, усилитель, выпрямитель-интегратор, первое пороговое устройство, классификатор шага, логический элемент «ИЛИ», счетчик и исполнительное устройство, при этом второй вход счетчика соединен со вторым выходом классификатора шага и входом временного устройства, выход временного устройства соединен со вторым входом логического элемента «ИЛИ», а первое пороговое устройство содержит дополнительный выход, который соединен с входом схемы автоматической регулировки усиления, выход которой соединен со вторым входом усилителя, отличающийся тем, что выход выпрямителя-интегратора соединен с входом дифференциатора и входом первого пикового детектора, при этом выход дифференциатора соединен с входом второго пикового детектора, а выход первого пикового детектора и выход второго пикового детектора соединены с входами блока вычисления отношения, кроме того, к выходу блока вычисления отношения последовательно подключены второе пороговое устройство, логический элемент «исключающее ИЛИ» и логический элемент «И», при этом логический элемент «И» внедрен в соединение второго выхода классификатора шага со вторым входом счетчика и входом временного устройства.A seismic non-contact human detection sensor containing a series-connected seismic receiver, preamplifier, bandpass filter, amplifier, rectifier-integrator, first threshold device, step classifier, OR logic element, counter and actuator, while the second counter input is connected to the second output of the classifier step and the input of the temporary device, the output of the temporary device is connected to the second input of the logical element "OR", and the first threshold device contains an additional the output, which is connected to the input of the automatic gain control circuit, the output of which is connected to the second input of the amplifier, characterized in that the output of the rectifier-integrator is connected to the input of the differentiator and the input of the first peak detector, while the output of the differentiator is connected to the input of the second peak detector, and the output the first peak detector and the output of the second peak detector are connected to the inputs of the ratio calculation unit, in addition, the second threshold a device, an “exclusive OR” logic element and an “AND” logic element, while the “AND” logic element is embedded in the connection of the second output of the step classifier with the second input of the counter and the input of a temporary device.
RU2017146184A 2017-12-26 2017-12-26 Seismic non-contact human detector RU2671885C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146184A RU2671885C1 (en) 2017-12-26 2017-12-26 Seismic non-contact human detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146184A RU2671885C1 (en) 2017-12-26 2017-12-26 Seismic non-contact human detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2671885C1 true RU2671885C1 (en) 2018-11-07

Family

ID=64103156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017146184A RU2671885C1 (en) 2017-12-26 2017-12-26 Seismic non-contact human detector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2671885C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2809321C1 (en) * 2023-04-26 2023-12-11 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Центрпрограммсистем" Remote anti-personnel non-contact explosive device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3696369A (en) * 1970-12-02 1972-10-03 Sylvania Electric Prod Signal processor
US3879720A (en) * 1973-10-18 1975-04-22 Rca Corp Energy peak/time averaging seismic intrusion detector
RU2175772C1 (en) * 2000-08-14 2001-11-10 Калининградский военный институт ФПС РФ Seismic facility for detection of objects
RU2236026C1 (en) * 2003-06-19 2004-09-10 Калининградский военный институт ФПС РФ Seismic signal detector
RU2623403C2 (en) * 2015-12-16 2017-06-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Antipersonnel influence-actuated fuse device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3696369A (en) * 1970-12-02 1972-10-03 Sylvania Electric Prod Signal processor
US3879720A (en) * 1973-10-18 1975-04-22 Rca Corp Energy peak/time averaging seismic intrusion detector
RU2175772C1 (en) * 2000-08-14 2001-11-10 Калининградский военный институт ФПС РФ Seismic facility for detection of objects
RU2236026C1 (en) * 2003-06-19 2004-09-10 Калининградский военный институт ФПС РФ Seismic signal detector
RU2623403C2 (en) * 2015-12-16 2017-06-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Antipersonnel influence-actuated fuse device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2809321C1 (en) * 2023-04-26 2023-12-11 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Центрпрограммсистем" Remote anti-personnel non-contact explosive device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103544791B (en) Based on the underground system for monitoring intrusion of seismic event
US5455868A (en) Gunshot detector
EP0222014B1 (en) Fire sensor cross-correlator circuit and method
US4223304A (en) Vibration responsive intruder alarm systems
CN104035090A (en) Radar target detection-based free slide window type constant false alarm rate (CFAR) control method
US3614724A (en) Detection system
US4110730A (en) Rate sensitive system for a seismic sensing range containment apparatus
RU2671885C1 (en) Seismic non-contact human detector
US3903512A (en) Signal processor
RU2571589C1 (en) Passive infrared system for detecting intruder with generation of boundary signals
US11255644B2 (en) Threat detection method and system
US4337528A (en) Moving vehicle seismic target detector
US7714774B2 (en) False lock filter for pulsed radar altimeters
RU2623403C2 (en) Antipersonnel influence-actuated fuse device
RU2365945C1 (en) Method for detection of moving objects by seismic signal
RU2570230C1 (en) Device for detecting moving ground objects from seismic signal with standard false triggering probability
US3879720A (en) Energy peak/time averaging seismic intrusion detector
US5056068A (en) Apparatus and method for detecting sharp signal variations against ambient signals
CN104021641A (en) Security detection device of transformer substation
RU2337405C1 (en) Device for person or group detection by seismic signals
Fastykovsky et al. Autonomous compact seismic device for detection and recognition of moving person and vehicles
RU2697021C1 (en) Method for providing required probability of false triggering of seismic signal classification device
RU2809321C1 (en) Remote anti-personnel non-contact explosive device
RU2236026C1 (en) Seismic signal detector
UA150754U (en) Method for detecting moving vehicles based on a seismic signal