СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАРУШЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ ГРАНИЦЫ ОХРАНЯЕМОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2015 года по МПК F41H11/02 

Изобретения относятся к охранным системам, используемым для защиты воздушной границы объектов от нарушителей, например парашютистов.

Общеизвестен способ определения параметров движения цели (угловых координат, дальности, скорости и направления перемещения цели) с помощью РЛС, антенна которой, вращаясь по азимуту, все время производит круговой обзор околоземного пространства. О других РЛС и тем более с не вращающимися антеннами и выполняющими аналогичные функции, мало что известно.

Целью изобретения является расширение ассортимента охранных систем, используемых для защиты воздушных границ объектов.

Поставленная цель достигается за счет использования для определения параметров движения нарушителя РЛС с невращающимися антеннами.

Определение нарушения воздушной границы охраняемого объекта заключается в облучении нарушителя электромагнитной энергией, причем принимают отраженные от нарушителя непрерывные сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), по крайней мере, четырьмя приемными антеннами ПРА1, ПРА2, ПРА3 и ПРА4, установленными на Земле, на окружности, на равном удалении по окружности друг от друга, с базовыми L расстояниями между диаметрально противоположными ПРА1 и ПРА2, а также ПРА3 и ПРА4, а излучают НЛЧМ сигнал в сторону приближающегося к объекту нарушителя через передающую антенну (ПДА), установленную в центре окружности установки ПРА, и отраженные от нарушителя и излучаемый НЛЧМ сигналы перемножают в четырех смесителях (СМ1, СМ2, СМ3 и СМ4) с первыми входами, подключенными, соответственно, к выходам ПРА1, ПРА2, ПРА3, ПРА4, и вторыми входами, подключенными к маломощному выходу передатчика НЛЧМ сигнала совмещенного с ПДА, с целью обнаружения сигналов с разностной частотой: Fp₁=Fp₂=Fp₃=Fp₄=[(Di+Dj)Fm×dfm/C]-(2Vif/C)=Fp, где: Di, Dj - расстояния от нарушителя до ПРА и ПДА; С, Vi - скорость света и нарушителя, f, Fm, dfm - частота, частота модуляции и девиация частоты НЛЧМ сигнала, после чего, по очередности моментов начала обнаружения сигналов с частотами Fp₁ и Fp₂, а также Fp₃ и Fp₄ и величинам интервалов времени t₁ и t₂, соответственно, между моментами обнаружения сигналов с частотами Fp₁ и Fp₂, а также Fp₃ и Fp₄ определяют ячейки постоянного запоминающего устройства (ЯПЗУ1÷ЯПЗУ4), в которых хранятся заранее рассчитанные данные о величинах: азимута, угла места и дальностях до охраняемой области над объектом, в которой обнаружен нарушитель

Устройство определения нарушения воздушной границы охраняемого объекта содержит частотный радиолокатор, который выполнен в виде одного передающего модуля (ПДМ) и четырех идентичных приемных модулей (ПРМ1÷ПРМ4), каждый из которых представляет собой последовательно соединенные: приемную антенну (ПРА); смеситель (СМ) с вторым входом, подключенным к маломощному выходу передатчика ПДМ; фильтр разностных частот (ФРЧ), обнаружитель сигнала узкополосного спектра частот (ОСУСЧ), выходную шину, а ПДМ, совмещенный с первым и вторым фазовыми детекторами (ФД1 и ФД2) и четырьмя блоками отображения информации (БОИ1÷БОИ4), содержит передатчик непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), высокомощный выход которого подключен к передающей антенне (ПДА), а выходы ПРМ1, ПРМ2, ПРМ3 и ПРМ4 подключены, соответственно, к первому и второму входам ФД1 и к первому и второму входам ФД2, а первый выход ФД1 подключен к первым входам БОИ1 и БОИ4, второй выход ФД1 подключен к первым входам БОИ2 и БОИ3, первый выход ФД2 подключен к вторым входам БОИ1 и БОИ2, второй выход ФД2 подключен к вторым входам БОИ3 и БОИ4.

Рассмотрим работу устройства определения нарушения воздушной границы охраняемого объекта.

Установим ПРА1, ПРА2, ПРА3, ПРА4 ПРМ1÷ПРМ4 на Земле, на окружности, на равном удалении по окружности друг от друга, с базовым L=20 м расстоянием между диаметрально противоположными ПРА1 и ПРА2, а также ПРА3 и ПРА4, а в центре окружности установим ПДА ПДМ, через которую будем излучать в сторону нарушителя, приближающегося к границе охраняемого объекта со скоростью Vi=3 м/c, НЛЧМ сигнал с частотой f=100 ГГц, частотой модуляции Fm=1 МГц и девиацией частоты dfm=5 МГц. И пусть нарушитель приближается к Земле так, что Di₂>Di₄>Di₃>Di₁. Тогда на выходах СМ1, СМ2, СМ3, СМ4 ПРМ1÷ПРМ4, после перемножения в них излученного и отраженного от астероида НЛЧМ сигналов, будут сформированы, при Di₁+Dj=300 м, разностные сигналы с частотой

Fp₂>Fp₄>Fp₃>Fp₁=[(Di₁+Dj)Fm×dfm/C]-(2×Vi×f/C)=5 МГц.

Далее сигналы с частотой Fp_1÷4 обнаруживаются ОСУСЧ1÷ОСУСЧ4, например, реализованными по способу из патента RU №2374597. Так, например, при подаче на входы смесителей в ОСУСЧ1÷ОСУСЧ4 постоянного опорного сигнала с частотой 4 МГц обнаружители будут обнаруживать сигналы частотой, примерно, 5 МГц - 4 МГц = 1 МГц. Так как в рассматриваемом случае Di₂>Di₄>Di₃>Di₁, то короткие импульсы появятся сначала на выходе ОСУСЧ1, затем ОСУСЧ3, далее ОСУСЧ4 и наконец ОСУСЧ2. При этом только на первых выходах ФД1 и ФД2, например микросхемах типа МС 4044 или МС 12040 (см. [1] У. Титце К. Шенк, Полупроводниковая схемотехника, М.: Мир, 1982, стр.495), появятся импульсы длительностью, равной времени t₁ и t₂, между моментами появления коротких импульсов на выходах ОСУСЧ1 и ОСУСЧ2 и соответственно ОСУСЧ3 и ОСУСЧ4, которые далее поступят, соответственно, на первый и второй входы БОИ1.

Любой из БОИ, например, в каждой четвертой части четверти полусферы может быть выполнен с использованием двух реверсивных регистров сдвига (РРС1 и РРС2), например, реализованных по авторскому свидетельству СССР №1529291. При этом входы РРС1 и РРС2 будут являться первым и вторым входами БОИ, а: первый выход РРС1 необходимо будет подключить к первым входам элементов И1 и И2; первый выход РРС2 необходимо будет подключить к вторым входам элементов И1 и И3; второй выход РРС1 необходимо будет подключить к первым входам элементов И3 и И4; второй выход РРС2 необходимо будет подключить к вторым входам элементов И2 и И4, а к выходам каждого из элементов И1, И2, И3, И4 подключить светодиоды. Тогда при обнаружении нарушителя в наиболее близкой области к выбранной точке к ПДА загорится светодиод, подключенный к выходу И1, а при его обнаружении в наиболее дальней области загорится светодиод, подключенный к выходу И4 и т.п., характеризующие наперед известные величины дальности, азимута и угла места до области обнаружения нарушителя.

Очевидно, что светодиоды можно в пространстве расположить так, что сделанный с их применением, например, макет будет отражать картину местоположения нарушителя над объектом.

Группа изобретений относится к способу определения нарушения воздушной границы охраняемого объекта и устройству для реализации этого способа. Для определения нарушения воздушной границы используют частотный радиолокатор в виде одного передающего модуля и четырех приемных модулей, два фазовых детектора, четыре блока отображения информации. Приемный модуль содержит приемную антенну, смеситель, фильтр разностных частот, обнаружитель сигнала узкополосного спектра частот, выходную шину. Устанавливают передающую антенну в центре окружности и четыре приемных антенны на этой же окружности на равном удалении друг от друга. Облучают нарушителя электромагнитной энергией, принимают отраженные от нарушителя непрерывные сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал). Перемножают полученные и излучаемый сигналы в четырех смесителях для получения четырех сигналов с конкретной одинаковой разностной частотой. По моментам обнаружения этих сигналов загорается один из четырех светодиодов, характеризующих известные расстояния до охраняемой воздушной границы, сигнализируя о ее нарушении. Обеспечивается защита воздушной границы. 2 н.п. ф-лы.

1. Способ определения нарушения воздушной границы охраняемого объекта, заключающийся в облучении нарушителя электромагнитной энергией, отличающийся тем, что принимают отраженные от нарушителя непрерывные сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), по крайней мере, четырьмя приемными антеннами ПРА1, ПРА2, ПРА3 и ПРА4, установленными на Земле, на окружности, на равном удалении по окружности друг от друга, с базовыми L расстояниями между диаметрально противоположными ПРА1 и ПРА2, а также ПРА3 и ПРА4, а излучают НЛЧМ сигнал в сторону приближающегося к объекту нарушителя через передающую антенну (ПДА), установленную в центре окружности установки ПРА, и отраженные от нарушителя и излучаемый НЛЧМ сигналы перемножают в четырех смесителях (СМ1, СМ2, СМ3 и СМ4) с первыми входами, подключенными, соответственно, к выходам ПРА1, ПРА2, ПРА3, ПРА4, и вторыми входами, подключенными к маломощному выходу передатчика НЛЧМ сигнала, совмещенного с ПДА, с целью получения и обнаружения четырех сигналов с конкретной разностной частотой:
Fp₁=Fp₂=Fp₃=Fp₄=[(Di+Dj)Fm×dfm/C]-(2×Vi×f/C)=Fp,
где Di, Dj - текущие расстояния от нарушителя до, соответственно, ПРА и ПДА,
С, Vi - соответственно, скорость света и нарушителя,
f, Fm, dfm - частота, частота модуляции и девиация частоты НЛЧМ сигнала, после чего по очередности моментов начала обнаружения сигналов с частотами Fp₁ и Fp₂, а также Fp₃ и Fp₄ и величинам интервалов времени t₁ и t₂, соответственно, между моментами обнаружения сигналов с частотами Fp₁ и Fp₂, а также Fp₃ и Fp₄ загорится один из четырех светодиодов, характеризующих наперед известные величины дальности, азимута и угла места до области обнаружения нарушителя.

2. Устройство определения нарушения воздушной границы охраняемого объекта, содержащее частотный радиолокатор, отличающееся тем, что частотный радиолокатор выполнен в виде одного передающего модуля (ПДМ) и четырех идентичных приемных модулей (ПРМ1÷ПРМ4), каждый из которых представляет собой последовательно соединенные: приемную антенну (ПРА); смеситель (СМ) с вторым входом, подключенным к маломощному выходу передатчика ПДМ; фильтр разностных частот (ФРЧ), обнаружитель сигнала узкополосного спектра частот (ОСУСЧ), выходную шину, а ПДМ, совмещенный с первым и вторым фазовыми детекторами (ФД1 и ФД2) и четырьмя блоками отображения информации (БОИ1÷БОИ4), содержит передатчик непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), высокомощный выход которого подключен к передающей антенне (ПДА), а выходы ПРМ1, ПРМ2, ПРМ3 и ПРМ4 подключены, соответственно, к первому и второму входам ФД1 и к первому и второму входам ФД2, а первый выход ФД1 подключен к первым входам БОИ1 и БОИ4, второй выход ФД1 подключен к первым входам БОИ2 и БОИ3, первый выход ФД2 подключен к вторым входам БОИ1 и БОИ2, второй выход ФД2 подключен к вторым входам БОИ3 и БОИ4.