СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ДИВЕРСИОННО-ТЕРРОРИСТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2013 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к технике обнаружения взрывчатых веществ, в частности, к способам обнаружения взрывчатых веществ в различных закрытых объемах и на теле человека, находящегося в местах массового скопления людей.

В сегодняшнем мире задача обнаружения замаскированных диверсионно-террористических средств и оружия становится все более и более важной. Чем выше разрешение радиоизображения, тем выше вероятность обнаружения замаскированного опасного объекта и тем ниже частота ложных тревог. Однако в настоящее время доступные системы не обеспечивают мобильное и, все же, экономичное решение для обнаружения опасных объектов посредством реконструкции различимых изображений сканируемых объектов.

Большинство из современных систем для обнаружения взрывных устройств и оружия основаны на технологии электромагнитного поля. Такие системы требуют, чтобы индивидуальные объекты проходили через фиксированный проход. При прохождении металлических объектов через этот проход активируется предупреждающий сигнал, указывающий изменение в магнитном потоке. Этот тип системы просто обнаруживает металлические объекты без определения количества присутствующего металла. Ключи, драгоценности, часы и очки с металлической оправой могут запускать такую систему.

Другой тип системы обнаружения генерирует микроволновое изображение объекта в дополнение к информации оптического изображения. В то время как микроволновое изображение может обеспечить дополнительную информацию по замаскированным объектам при использовании в сочетании с оптическим изображением, микроволновое изображение все же не дает точности, необходимой для точного распознавания оружия.

Известен способ обнаружения и идентификации взрывчатых 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 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 вещества и его тип (патент РФ№2283485, МПК: G01N 22/00).

Недостатками известного технического решения являются относительная сложность обнаружения взрывчатых веществ, обусловленная необходимостью обеспечения для эталонного образца условий, одинаковых с анализируемым объектом, и невозможность использования этого решения в мобильных средствах обнаружения взрывчатых веществ, предназначенных для применения в местах массового скопления людей, а также в закрытых объемах.

Известен способ дистанционного досмотра цели в контролируемой области пространства, включающий облучение этой области СВЧ-излучением с помощью двух или более элементарных СВЧ-излучателей, регистрацию отраженного от контролируемой области сигнала с помощью одного или более параллельных каналов регистрации, когерентную обработку зарегистрированного сигнала с получением максимальных значений интенсивности восстановленной конфигурации рассеивателей в области досмотра в зависимости от дальности элементарных излучателей до цели и отображение полученной в результате обработки информации путем построения СВЧ-изображения соответствующей трехмерной поверхности, при этом дополнительно получают видеоизображение цели с помощью двух или более видеокамер, синхронизированных с СВЧ-излучателями, преобразуют полученное видеоизображение в цифровой вид и строят трехмерное видеоизображение цели, переводят трехмерное видеоизображение и СВЧ-изображение в общую систему координат, определяют расстояние l в общей системе координат между СВЧ- и видеоизображениями, при l<l_о, где l_o - заданное пороговое значение l, констатируют отсутствие у цели скрытого диэлектрического объекта в количестве, превышающем предельно допустимое значение, а при l≥l_o дополнительно определяют наличие впадин в трехмерном СВЧ-изображении в областях, где l≥l_о и при глубине h впадины больше $$h_{о}=l_{о}\cdot \frac{\sqrt{\epsilon }-1}{\sqrt{\epsilon }}$$ где h_o - пороговое значение h, ε- значение диэлектрической проницаемости искомого диэлектрического объекта, констатируют наличие у цели скрытого диэлектрического объекта (патент РФ №2411504, МПК: G01N 22/00).

Недостатками известного технического решения являются относительная сложность обнаружения взрывчатых веществ, обусловленная необходимостью использования двух измерительных камер с целью обеспечения для эталонного образца условий, одинаковых с анализируемым объектом, наличие операций, связанных с Фурье-преобразованием, и невозможность использования этого решения в мобильных средствах обнаружения взрывчатых веществ, предназначенных для применения в местах массового скопления людей, а также в закрытых объемах.

Известен способ обнаружения опасных объектов, содержащий этапы, на которых: генерируют микроволновый сигнал, который отражается мишенью для воспроизведения одного или нескольких отраженных сигналов; принимают один или несколько отраженных сигналов на антенной решетке; преобразуют один или несколько отраженных сигналов в цифровые отраженные сигналы; преобразуют микроволновый сигнал в цифровой микроволновый сигнал; обрабатывают цифровые отраженные сигналы и цифровой микроволновый сигнал для определения трехмерного положения мишени; обрабатывают цифровые отраженные сигналы и цифровой микроволновый сигнал для идентификации мишени (патент РФ №2415402, МПК: G01N 22/00 - прототип).

Указанный способ реализуется следующим образом.

Передатчик генерирует сигнал, подлежащий передаче передающей антенной. Этот сигнал также посылается к понижающим преобразователям для обработки сигнала. Сигналы, передаваемые передающей антенной, отражаются подвергаемым воздействию объектом. Отраженные сигналы принимаются решеткой из принимающих антенн. Отраженные сигналы, принятые антеннами, передаются к понижающим преобразователям через индивидуальные каналы. Каждый понижающий преобразователь перемножает сигналы, которые переданы передатчиком и приняты антеннами. После преобразования преобразованные с понижением частоты сигналы обрабатываются в низкочастотных фильтрах, где низкочастотные составляющие преобразованных с понижением частоты сигналов отделяются в каждом канале, а затем обрабатываются аналого-цифровым (A/D) преобразователем. Данные цифровых сигналов, обеспеченные A/D преобразователем, доставляются к вычислительному блоку, где радиолокационное изображение подвергаемого воздействию объекта конструируется и отображается на экране монитора.

Недостатками данного способа являются относительная сложность обнаружения взрывчатых веществ и недостаточно высокая точность их идентификации, а также невозможность использования этого решения в мобильных средствах обнаружения взрывчатых веществ, предназначенных для применения в местах массового скопления людей, а также в закрытых объемах.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа и системы для обнаружения диверсионно-террористических средств с высокой точностью их идентификации.

Решение указанной задачи достигается за счет того, что в предложенном способе обнаружения диверсионно-террористических средств, согласно изобретению, для обнаружения диверсионно-террористических средств, размещенных, преимущественно, на теле их носителя, шумовым радаром формируют спектр излучения, перекрывающий линии поглощения указанных средств, и направляют его в сторону возможного носителя этих средств, преимущественно, человека и/или толпу людей, при этом по поглощенной части излучения указанными средствами и телом ее носителя, и/или по разнице в росте температуры и времени ее задержки, преимущественно, при помощи тепловизора, определяют наличие и тип указанных средств.

В варианте применения способа, по времени реакции на указанное облучение определяют тип взрывчатки, а по изменению тепловой картинки определяют контуры взрывного устройства или других скрытых под одеждой носителя предметов.

В варианте применения способа, учитывают степень поглощения диверсионно-террористическими средствами активирующего излучения, преобразованного в тепловое излучение, после чего формируют информационный канал, при помощи которого определяют реакцию на излучение, сформированное с учетом спектров поглощения указанными средствами.

В варианте применения способа, излучение формируют в последовательности, перекрывающей все спектры поглощения известных диверсионно-террористических средств и других опасных и вредных веществ.

В варианте применения способа, выделенное в результате поглощения направленного излучения тепло фиксируют тепловизионным блоком и затем передают полученные данные блоку обработки и приема-передачи данных для сравнения изменения теплового излучения скрытого объекта на фоне тепловой картины носителя и обнаружения, таким образом, указанного скрытого объекта при изменении теплового контраста объекта наблюдения после активации радаром.

В варианте применения способа, при помощи видеоканала идентифицируют личность носителя диверсионно-террористических средств и сравнивают ее с данными подозреваемых или разыскиваемых лиц/преступников, причем при помощи блока обработки данных накладывают изображение с тепловизора на изображение с видеокамер слежения и фиксируют, таким образом, факт сокрытия взрывчатки и/или по совокупности данных принимают решение об обезвреживании носителя этих веществ.

Для реализации указанного способа предложена система, которая, согласно изобретению, содержит объединенные между собой в единый комплекс, как минимум, видеоблок, предназначенный для наблюдения за объектом в видимом диапазоне, тепловизионный блок, предназначенный для отображения и/или визуализации теплового образа наблюдаемого объекта, радиоблок, предназначенный для скрытного обнаружения на объекте признаков взрывных устройств, взрывчатых веществ и/или иных диверсионно-террористических средств, а также для создания активирующего излучения, оптический блок, предназначенный для формирования изображения наблюдаемого объекта в видимом и тепловом диапазонах, устройство визуализации, предназначенное для отображения видео и тепловых образов, а также вывода дополнительной информации, блок обработки и приема-передачи данных, предназначенный для обработки данных, поступающих по информационным каналам, и являющийся основным элементом канала обмена данными между компонентами системы, блок управления, предназначенный для обеспечения управления приводами системы.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная схема предложенной системы, на фиг.2 - внешний вид предложенной системы, на фиг.3 - диаграмма изменения температуры в зависимости от наличия скрытых предметов.

Основными элементами системы являются:

1. - видеоблок;

2. - тепловизионный блок;

3. - радиоблок;

4. - оптический блок;

5. - устройство визуализации

6. - блок обработки и приема-передачи данных.

7. - блок управления.

Предложенный способ может быть реализован при помощи предложенной системы дистанционного обнаружения, содержащей объединенные в единый комплекс видеоблок 1, предназначенный для наблюдения за объектом в видимом диапазоне, тепловизионный блок 2, предназначенный для отображения теплового образа наблюдаемого объекта, радиоблок 3, предназначенный для скрытного обнаружения на объекте наблюдения признаков взрывных устройств, взрывчатых веществ, и иных диверсионно-террористических средств, а также для создания активирующего излучения, оптический блок 4, предназначенный для формирования изображения наблюдаемого объекта в видимом и тепловом диапазонах, устройство визуализации в виде дисплея 5, предназначенное для отображения видео и тепловых образов, а также вывода дополнительной информации, блок обработки и приема-передачи данных 6, предназначенный для обработки данных, поступающих по информационным каналам, являющийся основным элементом канала обмена данными между компонентами системы, блок управления 7, предназначенный для обеспечения управлением приводами системы. Все блоки объединены при помощи связей между ними в одну общую систему.

Между видеблоком 1, тепловизионным блоком 2 и оптическим блоком 4 имеется прямая и обратная связь. Между радиоблоком 3 и блоком 6 обработки и приема-передачи данных имеется прямая и обратная связь. Между блоками 4 и 6, блоками 4 и 5, блоками 6 и 7 имеется только прямая связь, от блока с меньшим номером, к блоку с большим номером.

Предложенный способ при помощи предложенной системы может быть реализован следующим образом.

Стационарно устройство находится в рабочем состоянии круглосуточно и работает в автоматическом режиме.

Радиоблок 3, включающий в себя шумовой радар, генератор спектра и систему сравнения входного-выходного сигналов (не обозначены), излучает сигнал заданного спектра в установленном временном режиме, согласуясь в пространстве с оптическими осями видеоблока 1 и тепловизионного блока 2.

При облучении шумовым радаром формируется спектр, перекрывающий линии поглощения взрывчатых веществ. Часть излучения отражается и анализируется как при традиционной радиолокации. Часть излучения проходит без потерь, а еще часть поглощается взрывчаткой и телом ее носителя. Поглощение фиксируется тепловизионным блоком. По разнице в росте температуры и времени "реакции" можно определить тип взрывчатки и тип взрывного устройства. Кроме того, учитывается наличие полупроводниковых элементов, как составляющих современных взрывных устройств. К тому же тепловая картинка, изменяясь, показывает контур взрывного устройства или других скрытых под одеждой предметов.

Полученные от видеоблока 1 и тепловизионного блока 2 изображения передаются в оптический блок 4, в котором происходит сравнение изображений в установленном временном и пространственном режимах. Отображение видимой и тепловой картин отображается на дисплее 5 оператора.

При обнаружении роста температуры выше установленного предела, вследствие воздействия активирующего излучения шумового радара радиоблока 3, блок 6 обработки и приема-передачи данных подает сигнал оператору на дисплей 5 с выделением зоны роста температуры.

Одновременно с этим, блок 6 обработки и приема-передачи данных выдает сигналы на блок управления 7 и оптический блок 4 для перевода оптической оси системы в выбранном направлении и перестройки системы для идентификации взрывчатого вещества (ВВ) и его носителя.

В этом режиме происходит выбор поля зрения видеоблока 1 и тепловизионного блока 2, а также меняется угол и спектр излучения сигналов радара радиоблока 3, меняется режим приема-передачи данных, включается запись теплового и видеоканалов с одновременным архивированием на сменные носители и передачей на удаленный сервер.

Выявленное изменение теплового контраста фиксируется по времени в соответствии с режимом работы радара радиоблока 3, на основании чего производится сравнение полученных данных с базой спектров поглощения известных ВВ и собираются дополнительные сведения о наличии конструктивных элементов взрывчатого устройства (ВУ).

В случае обнаружения у объекта признаков наличия диверсионно-террористических средств, он выделяется красным маркером на дисплее, при этом обеспечивается выбор необходимого поля зрения и увеличения. Включается запись теплового и видеоканалов с одновременным архивированием на сменные носители и передачей на удаленный сервер. Включается активирующее излучение, и система наблюдает за изменением тепловой картинки. Проводится вторичный цикл обнаружения на носителе ДТС и, в случае подтверждения, проводится оповещение, что фиксируется в памяти системы и документируется в электронном виде.

Сигнал о выявлении носителя, его видео- и тепловое изображения, тип ВВ и устройство ВУ выдается на дисплей 5 и на сменные носители и передаются на удаленный сервер. Одновременно, принятые с удаленного сервера, и переданные в блок обработки и приема-передачи данных команды, отображаются на дисплее для дальнейших действий оператора.

Наличие видеоканала позволяет зафиксировать личность носителя и сравнить ее с данными подозреваемых или разыскиваемых преступников. Блок обработки данных позволяет наложить тепловую картинку на видео и, таким образом, задокументировать факт сокрытия взрывчатки и, по совокупности данных, принять решение об обезвреживании преступника.

Использование предложенного технического решения позволит создать способ для обнаружения диверсионно-террористических средств с высокой точностью их идентификации и мобильную систему для применения указанного способа.

Использование: для обнаружения диверсионно-террористических средств. Сущность заключается в том, что для обнаружения диверсионно-террористических средств, размещенных, преимущественно, на теле их носителя, шумовым радаром формируют спектр излучения, перекрывающий линии поглощения указанных средств, и направляют его в сторону возможного носителя этих средств, преимущественно, человека и/или толпу людей, при этом по поглощенной части излучения указанными средствами и телом ее носителя и по разнице в росте температуры и времени ее задержки, преимущественно, при помощи тепловизора, определяют наличие и тип указанных средств. Технический результат: обеспечение возможности обнаружения диверсионно-террористических средств с высокой точностью их идентификации. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ обнаружения диверсионно-террористических средств, характеризующийся тем, что для обнаружения диверсионно-террористических средств, размещенных преимущественно на теле их носителя, шумовым радаром формируют спектр излучения, перекрывающий линии поглощения указанных средств, и направляют его в сторону возможного носителя этих средств, преимущественно человека и/или толпу людей, при этом по поглощенной части излучения указанными средствами и телом ее носителя и по разнице в росте температуры и времени ее задержки преимущественно при помощи тепловизора определяют наличие и тип указанных средств.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по времени реакции на указанное облучение определяют тип взрывчатки, а по изменению тепловой картинки определяют контуры взрывного устройства или других скрытых под одеждой носителя предметов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что учитывают степень поглощения диверсионно-террористическими средствами активирующего излучения, преобразованного в тепловое излучение, после чего формируют информационный канал, при помощи которого определяют реакцию на излучение, сформированное с учетом спектров поглощения указанными средствами.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение формируют в последовательности, перекрывающей все спектры поглощения известных диверсионно-террористических средств и других опасных и вредных веществ.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделенное в результате поглощения направленного излучения тепло фиксируют тепловизионным блоком и затем передают полученные данные блоку обработки и приема-передачи данных для сравнения изменения теплового излучения скрытого объекта на фоне тепловой картины носителя и обнаружения, таким образом, указанного скрытого объекта при изменении теплового контраста объекта наблюдения после активации радаром.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при помощи видеоканала идентифицируют личность носителя диверсионно-террористических средств и сравнивают ее с данными подозреваемых или разыскиваемых лиц/преступников, причем при помощи блока обработки данных накладывают изображение с тепловизора на изображение с видеокамер слежения и фиксируют, таким образом, факт сокрытия взрывчатки и/или по совокупности данных принимают решение об обезвреживании носителя этих веществ.

7. Система для реализации способа по п.1, характеризующаяся тем, что она содержит объединенные между собой в единый комплекс как минимум видеоблок, предназначенный для наблюдения за объектом в видимом диапазоне, тепловизионный блок, предназначенный для отображения и/или визуализации теплового образа наблюдаемого объекта, радиоблок, предназначенный для скрытного обнаружения на объекте признаков взрывных устройств, взрывчатых веществ и/или иных диверсионно-террористических средств, а также для создания активирующего излучения, оптический блок, предназначенный для формирования изображения наблюдаемого объекта в видимом и тепловом диапазонах, устройство визуализации, предназначенное для отображения видео и тепловых образов, а также вывода дополнительной информации, блок обработки и приема-передачи данных, предназначенный для обработки данных, поступающих по информационным каналам, и являющийся основным элементом канала обмена данными между компонентами системы, блок управления, предназначенный для обеспечения управления приводами системы.