RU2739023C1 - Apparatus for searching for subsurface objects - Google Patents
Apparatus for searching for subsurface objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739023C1 RU2739023C1 RU2019139548A RU2019139548A RU2739023C1 RU 2739023 C1 RU2739023 C1 RU 2739023C1 RU 2019139548 A RU2019139548 A RU 2019139548A RU 2019139548 A RU2019139548 A RU 2019139548A RU 2739023 C1 RU2739023 C1 RU 2739023C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- search
- radar
- parametric
- wave sensor
- control unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/885—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for ground probing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/001—Acoustic presence detection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V11/00—Prospecting or detecting by methods combining techniques covered by two or more of main groups G01V1/00 - G01V9/00
- G01V11/007—Prospecting or detecting by methods combining techniques covered by two or more of main groups G01V1/00 - G01V9/00 using the seismo-electric effect
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/15—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat
Abstract
Description
Изобретение относится к поисковой технике и может применяться для бесконтактного обнаружения мин и миноподобных объектов, инженерных сетей, а также поиска археологических ценностей.The invention relates to search technology and can be used for the non-contact detection of mines and mine-like objects, engineering networks, as well as the search for archaeological values.
Известно устройство для комбинированного поиска подповерхностных объектов с помощью двухканального миноискателя на основе использования индукционного металлоискателя и радиоволнового датчика определения проводимости и диэлектрической проницаемости грунта (георадара). При этом поиск объектов, содержащих металлические элементы, производится индукционным датчиком, а нахождение неметаллических элементов определяется с помощью георадара (патент US 8174429 В2, дата публикации 08.05.2012).Known device for combined search for subsurface objects using a two-channel mine detector based on the use of an induction metal detector and a radio wave sensor for determining the conductivity and dielectric constant of the soil (GPR). In this case, the search for objects containing metal elements is carried out by an induction sensor, and the location of non-metallic elements is determined using a GPR (patent US 8174429 B2, publication date 05/08/2012).
Недостатком аналога является большое количество ложных срабатываний как индукционного канала обнаружения, реагирующего на все металлические предметы, находящиеся в зоне поиска, так и георадара, регистрирующего границу объекта по измерению диэлектрической проницаемости, отличной от вмещаемой среды. В связи с этим, при большом замусоривании территории металлическими предметами, а также при наличии объектов с размерами, большими сектора захвата миноискателя, необходимо проведение дополнительных работ по доразведке, что приводит к снижению скорости проведения поисковых работ и их безопасности.The disadvantage of the analogue is a large number of false alarms as an induction detection channel, which reacts to all metal objects in the search area, and a GPR, which registers the boundary of an object by measuring the dielectric constant, which is different from the contained medium. In this regard, in case of large littering of the territory with metal objects, as well as in the presence of objects with sizes larger than the capture sector of the mine detector, additional exploration work is necessary, which leads to a decrease in the speed of search operations and their safety.
Известно устройство для реализации способа поиска объектов искусственного происхождения в земле, основанного на возбуждении объекта поиска на частоте его механического резонанса сейсмоакустическим сигналом и одновременном облучении радиолокационным сигналом с регистрацией отраженного эхо-сигнала цели. При этом устройство для поиска объектов искусственного происхождения в земле содержит радар с передатчиком и приемником, коммутируемую приемопередающую антенну, последовательно соединенные запоминающее устройство, микроконтроллер и ЭВМ, а также генератор СВЧ, блок измерения расстояния от поисковой установки до объекта поиска, генератор опорного акустического сигнала, источник сейсмоакустического сигнала, воздействующий на опорную плиту (патент RU 2390801, дата приоритета 16.12.2008, дата публикации 27.05.2010, автор Шайдуров Г.Я., RU).A device is known for implementing a method for searching for objects of artificial origin in the ground, based on the excitation of a search object at the frequency of its mechanical resonance with a seismoacoustic signal and simultaneous irradiation with a radar signal with registration of the reflected echo of the target. In this case, the device for searching for objects of artificial origin in the ground contains a radar with a transmitter and a receiver, a switched transmitting-receiving antenna, a serially connected storage device, a microcontroller and a computer, as well as a microwave generator, a unit for measuring the distance from the search installation to the object of search, a reference acoustic signal generator, a seismoacoustic signal source acting on the base plate (patent RU 2390801, priority date 12/16/2008, publication date 05/27/2010, author Shaidurov G.Ya., RU).
Недостатком известного аналога является повышенная вероятность пропуска объекта поиска из-за достаточно широкого пятна диаграммы направленности радиолокатора на поверхности земли по сравнению с размером искомого объекта.The disadvantage of the known analogue is the increased probability of missing the search object due to a rather wide spot of the radar directional pattern on the earth's surface compared to the size of the sought object.
В качестве прототипа принято устройство для поиска мин и минных полей, используемое при реализации способов поиска скрытых объектов в земле, основанных на возбуждении сейсмоакустических и зондирующих радиолокационных сигналов, включающее генератор сейсмоакустического сигнала, смонтированный совместно с опорной плитой в санях, буксируемых базовым транспортным средством, в котором расположены компьютеризированные пульты управления, оснащенные управляющими пультами и дисплеями наблюдения. На крыше транспортного средства установлена передающая антенна. За пределы транспортного средства вынесены дистанционно управляемые малогабаритные самодвижущиеся носители поисковых элементов, соединенные с компьютеризированными пультами управления кабельными либо радиоканальными линиями передачи оперативных данных по разведке подстилающей поверхности. При этом самодвижущиеся носители поисковых элементов представляют собой группу приемников, каждый из которых снабжен антенной системой в виде поперечной рамы с установленными на ней радиолокационными датчиками считывания механических вибраций почвы и радиоволновыми датчиками определения проводимости и диэлектрической проницаемости грунта (патент РФ №2681271 С1, дата приоритета 17.05.2018, дата публикации 05.03.2019, автор Шайдуров Р.Г., RU, прототип).As a prototype, a device for searching for mines and minefields was adopted, used in the implementation of methods for searching for hidden objects in the ground, based on the excitation of seismoacoustic and sounding radar signals, including a seismic acoustic signal generator mounted together with a base plate in a sleigh towed by a base vehicle, in which contains computerized control panels equipped with control panels and monitoring displays. A transmitting antenna is installed on the roof of the vehicle. Remote-controlled small-sized self-propelled carriers of search elements, connected to computerized control panels by cable or radio channel lines for transmitting operational data for reconnaissance of the underlying surface, are placed outside the vehicle. In this case, self-propelled carriers of search elements are a group of receivers, each of which is equipped with an antenna system in the form of a transverse frame with radar sensors installed on it for reading mechanical vibrations of the soil and radio wave sensors for determining the conductivity and dielectric constant of the soil (RF patent No. 2681271 C1, priority date 17.05 .2018, publication date 03/05/2019, author Shaidurov R.G., RU, prototype).
Недостатками прототипа являются: использование двух информационно-поисковых каналов, а также высокая энергоемкость, большие габариты аппаратуры и трудозатраты при подготовке к использованию.The disadvantages of the prototype are: the use of two information retrieval channels, as well as high energy consumption, large dimensions of equipment and labor costs in preparation for use.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание переносного компактного устройства для поиска подповерхностных объектов, обладающего повышенной информативностью за счет дополнительного информационно-поискового канала - индукционного металлоискателя со снижением энергоемкости и трудозатрат при использовании.The technical problem solved by the invention is the creation of a portable compact device for searching subsurface objects, which has increased information content due to an additional information retrieval channel - an induction metal detector with a decrease in energy consumption and labor costs during use.
Для решения технической проблемы предложено устройство для поиска подповерхностных объектов, содержащее сейсмоакустический генератор, радиоволновой датчик определения проводимости и диэлектрической проницаемости грунта, параметрический радиолокатор, блок управления. Новым является то, что устройство содержит переносной поисковый модуль, представляющий собой установленный на штанге корпус, в котором размещены индукционный металлоискатель, радиоволновой датчик и параметрический радиолокатор с совмещенной приемо-передающей антенной, формирующие три схемы получения информации и передачи ее по соответствующим поисковым каналам, на штанге также установлены блок обработки сигналов поисковых каналов и блок индикации и управления, при этом выходы металлоискателя, радиоволнового датчика и параметрического радиолокатора соединены с блоком обработки сигналов, выход которого соединен с входом блока индикации и управления, а сейсмоакустический генератор вынесен из зоны поиска и дистанционно удален от переносного поискового модуля.To solve a technical problem, a device for searching subsurface objects is proposed, which contains a seismic acoustic generator, a radio wave sensor for determining the conductivity and dielectric constant of the soil, a parametric radar, and a control unit. The novelty is that the device contains a portable search module, which is a housing mounted on a rod, in which an induction metal detector, a radio wave sensor and a parametric radar with a combined receiving and transmitting antenna are located, forming three schemes for receiving information and transmitting it through the corresponding search channels, to the boom is also equipped with a signal processing unit for search channels and an indication and control unit, while the outputs of the metal detector, radio wave sensor and parametric radar are connected to the signal processing unit, the output of which is connected to the input of the indication and control unit, and the seismoacoustic generator is removed from the search area and remotely removed from the portable search module.
На фиг. 1 схематично изображено устройство для поиска подповерхностных объектов, общий вид; на фиг. 2 укрупненно показан переносной поисковый модуль; на фиг. 3 представлена блок-схема переносного поискового модуля.FIG. 1 schematically shows a device for searching for subsurface objects, general view; in fig. 2 shows an enlarged view of the portable search module; in fig. 3 is a block diagram of a portable search module.
Устройство для поиска подповерхностных объектов содержит сейсмоакустический генератор 1, генерирующий сейсмическую волну 2, и ряд переносных поисковых модулей 3 для обнаружения объекта поиска 4. При этом сейсмоакустический генератор 1 дистанционно удален от переносных поисковых модулей. Переносной поисковый модуль 3 представляет собой установленный на штанге 5 корпус 6. В корпусе 6 размещены индукционный металлоискатель 7, радиоволновой датчик 8 и параметрический радиолокатор 9 с совмещенной приемопередающей антенной (условно не показано). На штанге 5 также установлены блок обработки сигналов поисковых каналов 10 и блок индикации и управления 11. При этом выходы металлоискателя 7, радиоволнового датчика 8 и параметрического радиолокатора 9 соединены с блоком обработки сигналов 10, выход которого соединен с входом блока индикации и управления 11, как показано на приведенной на фиг. 3 блок-схеме переносного поискового модуля.The device for searching subsurface objects contains a
Устройство для поиска подповерхностных объектов работает следующим образом. Перед началом работы включается сейсмоакустический генератор 1. Генерируемая им сейсмическая волна 2 вызывает вынужденные механические колебания оболочки объекта поиска 4. Поиск объектов осуществляется с помощью переносных поисковых модулей 3. При срабатывании одного или нескольких поисковых каналов производится идентификация объекта 4 по основным получаемым информационным признакам: наличие металла, глубина залегания, резонансные частоты, на которых возбуждается оболочка объекта 4.The device for searching subsurface objects works as follows. Before starting work, a seismic-acoustic generator is turned on 1. The
Включение в состав устройства для поиска подповерхностных объектов параметрического радиолокатора 9, регистрирующего вибрацию оболочки объектов поиска, возникающую под воздействием сейсмической волны 2, генерируемой выносным сейсмоакустическим генератором 1, позволяет дополнить наблюдаемые сигналы с выходов индукционного металлоискателя 7 и радиоволнового датчика определения проводимости и диэлектрической проницаемости грунта 8 (георадара) новыми информационными параметрами: амплитудой, частотой и длительностью вынужденных колебаний. Полученные характеристики объекта поиска 4 сравниваются с помощью вычисления взаимно-корреляционной функции (ВКФ) с заранее записанными в блоке обработки сигналов поисковых каналов 10 акустическими характеристиками, что дает возможность избирательного поиска и определения заданных объектов.The inclusion of a
Взаимно-корреляционная функция вычисляется по формуле:The cross-correlation function is calculated by the formula:
где R(τ) - функция взаимной корреляции;where R (τ) is the cross-correlation function;
Т - время наблюдения импульсной характеристики объекта;T is the observation time of the impulse response of the object;
- нормированные по энергии соответственно ожидаемая импульсная характеристика объекта поиска и наблюдаемая на выходе приемника параметрического радиолокатора, - energy-normalized, respectively, the expected impulse response of the search object and observed at the output of the parametric radar receiver,
τ - параметр сдвига по времени.τ is the time shift parameter.
Таким образом, достигаемый изобретением технический результат заключается в повышении информативности устройства за счет использования трехканального переносного поискового модуля.Thus, the technical result achieved by the invention consists in increasing the information content of the device through the use of a three-channel portable search module.
К дополнительным преимуществам устройства также относятся: упрощение устройства, снижение энергоемкости и трудозатрат при использовании.Additional advantages of the device also include: simplification of the device, reduction of energy consumption and labor costs during use.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019139548A RU2739023C1 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Apparatus for searching for subsurface objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019139548A RU2739023C1 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Apparatus for searching for subsurface objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2739023C1 true RU2739023C1 (en) | 2020-12-21 |
Family
ID=74063091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019139548A RU2739023C1 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Apparatus for searching for subsurface objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2739023C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6081481A (en) * | 1987-04-17 | 2000-06-27 | Institute For Technology Development | Method for detecting buried objects by measuring seismic vibrations induced by acoustical coupling with a remote source of sound |
RU2390801C1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Method of searching for artificial objects in earth and device for implementing said method |
US8174429B2 (en) * | 2003-08-15 | 2012-05-08 | L-3 Communications Cyterra Corporation | Mine detection |
RU167705U1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-01-10 | Михаил Александрович Анцелевич | Anti-tank mine detection device with a wide area of destruction |
US10145660B1 (en) * | 2014-11-18 | 2018-12-04 | Herbert U. Fluhler | Land mine detection system |
RU2681271C1 (en) * | 2018-05-17 | 2019-03-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Device for searching for mines and mines on the basis of the radar parametric method |
-
2019
- 2019-12-03 RU RU2019139548A patent/RU2739023C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6081481A (en) * | 1987-04-17 | 2000-06-27 | Institute For Technology Development | Method for detecting buried objects by measuring seismic vibrations induced by acoustical coupling with a remote source of sound |
US8174429B2 (en) * | 2003-08-15 | 2012-05-08 | L-3 Communications Cyterra Corporation | Mine detection |
RU2390801C1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Method of searching for artificial objects in earth and device for implementing said method |
US10145660B1 (en) * | 2014-11-18 | 2018-12-04 | Herbert U. Fluhler | Land mine detection system |
RU167705U1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-01-10 | Михаил Александрович Анцелевич | Anti-tank mine detection device with a wide area of destruction |
RU2681271C1 (en) * | 2018-05-17 | 2019-03-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Device for searching for mines and mines on the basis of the radar parametric method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4558439A (en) | Passive method for obtaining target data from a sound source | |
Won et al. | GEM-2: A new multifrequency electromagnetic sensor | |
AU2007306112B2 (en) | Positioning system | |
US5598152A (en) | Mine sweeping system for magnetic and non-magnetic mines | |
US8289201B2 (en) | Method and apparatus for using non-linear ground penetrating radar to detect objects located in the ground | |
US6415666B1 (en) | Method and apparatus for acoustic detection of mines and other buried man-made objects | |
RU2681271C1 (en) | Device for searching for mines and mines on the basis of the radar parametric method | |
US9234978B2 (en) | Method for positioning the front end of a seismic spread | |
US11841265B2 (en) | Heterogeneous subsurface imaging systems and methods | |
US11940580B2 (en) | Heterogeneous subsurface imaging systems and methods | |
RU2444760C1 (en) | Method for removing lower surface of ice cover | |
RU2424538C1 (en) | Method of searching for mineral deposits using submarine geophysical vessel | |
CA2296510C (en) | Method and apparatus for acoustic detection of mines and other buried man-made objects | |
RU2739023C1 (en) | Apparatus for searching for subsurface objects | |
RU2624607C1 (en) | Method of acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment | |
KR101551824B1 (en) | Radar for detecting object under the ground and method for detecting the same | |
RU2390801C1 (en) | Method of searching for artificial objects in earth and device for implementing said method | |
CN114371511A (en) | Tunnel geological forecasting method and device, electronic equipment and storage medium | |
RU2105330C1 (en) | Geophysical radar | |
Counts et al. | Investigation of the detection of shallow tunnels using electromagnetic and seismic waves | |
RU2234112C1 (en) | Geophysical radar | |
CN216595546U (en) | Underground unexploded object detector | |
RU2767158C1 (en) | Robotic apparatus for locating subsurface objects based on the parametric method | |
CN112684516B (en) | Data processing method and related equipment for tunnel advanced prediction visual comprehensive geophysical prospecting | |
Bradley et al. | Fusion of acoustic/seismic and ground-penetrating radar sensors for antitank mine detection |