Дистанционно устанавливаемый радиоволновый извещатель и способ его применения Российский патент 2020 года по МПК G01S17/58 

Изобретение относится к техническим средствам охраны, в частности к средствам охранной сигнализации. Изобретение может быть использовано в качестве радиоволнового доплеровского средства обнаружения движущегося нарушителя, пытающегося противоправным способом проникнуть на охраняемый объект. Функционирование доплеровского радиоволнового извещателя заключается в формировании генератором сигнала определенной частоты, который одновременно поступает на смеситель и через передатчик в пространство для формирования зоны обнаружения. При попадании в зону обнаружения нарушителя, отраженный от него сигнал с уже изменившейся частотой через приемник попадает на смеситель, который сравнивает оба сигнала и, при обнаружении разницы частот, через полосовой фильтр поступает для дальнейшей обработки и формирования сигнала тревоги. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности системы охраны объектов путем оборудования дополнительного рубежа обнаружения или (и) максимально быстрой заменой вышедших из строя извещателей.

Широко известны устройства, работа которых основана на эффекте Доплера для обнаружения движущихся объектов (з-ка ФРГ №3495295, G01S 17/15), слежения за движущимися объектами (з-ка ФРГ №39072996, G01S 13/08; 15/08, 1990 г.), определения скорости перемещения объектов (з-ка ФРГ №3937851, G01S 17/58).

Известно устройство «КСМ - ОЛД», состоящее из сверхвысокочастотного (СВЧ) модуля и схемы обработки сигнала, представляющее собой доплеровское однопозиционное средство обнаружения с регулируемыми размерами зоны обнаружения (ЗО). Извещатель излучает СВЧ сигнал, при движении в ЗО нарушителя СВЧ модулем принимается отраженный от объекта сигнал, модулированный по частоте в зависимости от скорости объекта. Принятый сигнал детектируется для выделения доплеровской составляющей и сравнивается с пороговым значением. При превышении сигналом порогового значения принимается решение о выдаче сигнала тревоги.

Известно устройство «Агат», представляющее собой радиоволновое средство обнаружения. По принципу действия извещатель представляет собой доплеровский радиолокатор с селекцией движущихся целей по дальности на основе частотной модуляции излучаемого сигнала. Извещатель излучает СВЧ-сигнал, модулированный по частоте. При движении в ЗО нарушителя появляется отраженный сигнал, который принимается извещателем. По разности частот излучаемого и отраженного сигнала производится селекция по дальности. Селекция движения нарушителя производится на основании анализа частотного спектра доплеровской составляющей отраженного сигнала.

Известно устройство «Агат СП5У», выбранное за прототип. Принцип действия извещателя основан на методе линейной частотной модуляции, широко используемом в радиолокации, где рабочая частота генератора линейно изменяется в небольших пределах. Сверхвысокочастотный передатчик приемопередающего модуля излучает в направлении охраняемой зоны электромагнитные колебания, которые, отражаясь от цели и окружающих предметов, попадают на сверхвысокочастотный приемник приемопередающего модуля. Изменения принятого сигнала, вызванные доплеровским эффектом при движении нарушителя в зоне обнаружения, усиливаются и обрабатываются по заданному алгоритму. Если эти изменения превышают пороговое значение, происходит выдача извещателем тревожного извещения.

Во всех случаях средства охранной сигнализации используются на охраняемых объектах стационарно и не имеют возможности быстрой доставки и установки с применением беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа в случаях необходимости произведения замены вышедших из строя средств или для оборудования дополнительного рубежа обнаружения с целью обнаружения нарушителя на подступах к охраняемому объекту или проникшего на объект.

Аналогов радиоволновых средств с возможностью дистанционной установки с применением беспилотных летательных аппаратов заявителю не известно.

Таким образом, недостатком вышеописанных устройств является их строго регламентированные требования к применению на объектах охраны стационарно, без возможности их дистанционной установки.

Целью изобретения является повышение эффективности применения радиоволнового средства охранной сигнализации в общей системе охраны объектов.

Для достижения поставленной цели решается научная задача - изобретение дистанционно устанавливаемого доплеровского извещателя, отличительные технические решения которого позволяют производить быструю доставку и установку этого средства дистанционным способом с применением грузоподъемного беспилотного летательного аппарата вертолетного типа, имеющего возможность электропитания автономно от встроенного элемента питания, с использованием радиопередающего устройства осуществляющего передачу сигналов срабатывания на средства сбора и отображения информации.

Поставленная задача достигается тем, что радиоволновый доплеровский извещатель помещен в цилиндрических корпус, выполненный из полифенилсульфона. Верхняя и нижняя части корпуса имеют полусферическую форму, закрепленные с основанием корпуса, и в совокупности обеспечивают пылевлагозащиту извещателя. В верхней части корпуса имеется выточенный по кругу паз, который обеспечивает надежное зацепление извещателя захватывающим устройством грузоподъемного беспилотного летательного аппарата вертолетного типа, для дальнейшей его транспортировки к месту установки.

Внутри нижней полусферической части корпуса в наплавленных прямоугольных выступах размещается инерционное тело, выполненное из свинца, что смещает центр тяжести извещателя в нижнюю его часть, который будет лежать на одной вертикали с точкой опоры, для обеспечения его устойчивого положения.

Для дополнительной фиксации извещателя в вертикальном положении с наружной стороны корпуса закреплено известное устройство стабилизации противопехотных мин ПОМ-2, состоящее из подпружиненных лапок. Отличием от известного устройства стабилизации является материал изготовления подпружиненных лапок - пластик, а также использование прочного капронового сетчатого материала, надежно закрепленного между лапками, позволяющего использовать извещатель по назначению на заснеженной или травянистой поверхностях. Устройство стабилизации срабатывает во время отцепления извещателя от захватывающего устройства грузоподъемного беспилотного летательного аппарата вертолетного типа. Сетчатая структура капронового материала устройства стабилизации обеспечивает малую парусность при падении извещателя в место установки, что не позволит ему отклониться от вертикали и перевернуться.

Вся элементная база извещателя расположена на платах, имеющих круглую форму, и установленных внутри корпуса в специальных пазах. Для обеспечения электропитания извещателя в нижней части корпуса над инерционным телом расположен элемент питания.

В верхней полусферической радиопрозрачной части корпуса горизонтально расположена микрополосковая антенна сверхвысокочастоного приемопередающего устройства, что, при правильной установке извещателя, позволяет формировать полусферическую зону обнаружения, основание которой будет параллельно поверхности.

Передача сигналов тревоги на средство сбора и отображения информации осуществляется по радиоканалу, встроенного в структурную схему извещателя радиопередающего устройства, настроенного на определенную частоту для установления устойчивой связи на заданных расстояниях.

Способ применения дистанционно устанавливаемого радиоволнового извещателя осуществляется с использованием грузоподъемного беспилотного летательного аппарата вертолетного типа по команде оператора по заранее запрограммированному маршруту. Беспилотный летательный аппарат имеет полезную нагрузку в виде захватывающего устройства, позволяющего перемещать одновременно до десяти извещателей. В случае выхода из строя установленных средств обнаружения на охраняемом объекте, или в случае проникновения на охраняемый объект нарушителей, в зависимости от места нарушения, беспилотный летательный аппарат со стартовой площадки осуществляет транспортирование извещателей в места установки по заданным координатам таким образом, чтобы каждый последующий извещатель находился в зоне обнаружения предыдущего извещателя, что позволит иметь протяженный непрерывный рубеж обнаружения.

Сущность изобретения пояснена чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид извещателя, корпус которого состоит из верхней радиопрозрачной полусферической части 1, основания корпуса 2 с пазом 3, лапками 4 и капроновой сетки 5 системы стабилизации, крепления лапок 6 и нижней полусферической части 7.

На фиг. 2 представлена верхняя часть корпуса с пазом 3.

На фиг. 3 представлена нижняя часть корпуса с прямоугольным выступом 8 для установки элемента питания и прямоугольным выступом 9 для установки инерционного тела.

На фиг. 4 представлен вид извещателя в боевом положении, где подпружиненные лапки 4 и капроновая сетка 5 устройства стабилизации находятся в откинутом от основания корпуса 2, обеспечивают устойчивое вертикальное положение извещателя, препятствуют заглублению его в снег и приминают травяную растительность, чем способствуют устранению природно-климатических помех для работы извещателя в штатном режиме.

Дистанционно устанавливаемый радиоволновый извещатель относится к техническим средствам охраны, в частности к средствам охранной сигнализации. Изобретение предназначено для использования в системе охраны объектов для обнаружения движущегося нарушителя на основе эффекта Доплера. Функционирование доплеровского радиоволнового извещателя заключается в формировании генератором сигнала определенной частоты, который одновременно поступает на смеситель и через передатчик в пространство для формирования зоны обнаружения. При попадании в зону обнаружения нарушителя отраженный от него сигнал с уже изменившейся частотой через приемник попадает на смеситель, который сравнивает оба сигнала, и, при обнаружении разницы частот, через полосовой фильтр поступает для дальнейшей обработки и формирования сигнала тревоги. Дистанционная установка извещателя осуществляется с использованием грузоподъемного беспилотного летательного аппарата вертолетного типа. Извещатель помещен в специальный герметичный пылевлагозащищенный цилиндрический корпус, который оснащен устройством стабилизации, представляющим собой прикрепленные к бокам корпуса подпружиненные лапки, соединенные между собой прочным капроновым сетчатым материалом. Такое конструктивное исполнение извещателя позволяет устанавливать его дистанционно при помощи беспилотного летательного аппарата и использовать его по назначению на заснеженной или травянистой поверхности. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Дистанционно устанавливаемый радиоволновый извещатель, размещенный в пылебрызгозащищенном корпусе, включающий в себя конструктивно увязанные между собой приемопередающий блок, микрополосковую антенну и плату обработки сигнала, отличающийся тем, что приемопередающий блок, микрополосковая антенна и плата обработки сигнала размещены в цилиндрическом пылевлагозащищенном корпусе, нижняя полусферическая часть которого внутри дополнительно оснащена инерционным телом в виде прямоугольного свинцового груза, установленного в пазах и залитого компаундом для жесткого крепления, обеспечивающим смещение центра тяжести извещателя и устойчивое положение извещателя в вертикальной плоскости на любой поверхности, основание для размещения платы обработки сигнала имеет форму круга и установлено внутри корпуса горизонтально в пазах, в верхней полусферической радиопрозрачной части корпуса горизонтально расположена микрополосковая антенна сверхвысокочастотного приемопередатчика, сверхвысокочастотный передатчик которого излучает электромагнитные колебания, которые, отражаясь от объектов, попадают на сверхвысокочастотный приемник, образуя при этом полусферическую зону обнаружения над поверхностью, снаружи корпуса к основанию прикреплено устройство стабилизации, состоящее из подпружиненных откидывающихся от него и удерживающихся в раскрытом положении пластин, между которыми закреплена сетчатая капроновая ткань повышенной прочности, обеспечивающая устойчивое вертикальное положение извещателя при применении на заснеженной поверхности и для приминания травяной растительности, в верхней части корпуса по кругу имеется паз, который предназначен для удержания извещателя зацепным устройством грузоподъемного механизма беспилотного летательного аппарата, электропитание извещателя осуществляется от встроенной аккумуляторной батареи, установленной в нижней части корпуса над инерционным телом, вместе с которым обеспечивающей смещение центра тяжести извещателя и устойчивое положение извещателя в вертикальной плоскости на любой поверхности, на основании платы обработки сигнала расположен радиопередатчик, который передает на средства сбора информации сигнал обнаружения от извещателя.

2. Способ дистанционной установки извещателя по п. 1, отличающийся тем, что его доставка и установка производятся автоматизировано с использованием грузоподъемного беспилотного летательного аппарата вертолетного типа посредством зацепления извещателя захватом за имеющийся в верхней части его корпуса паз по запрограммированному маршруту по команде оператора, обеспечивающей минимальное время установки в случаях необходимости произведения замены вышедших из строя извещателей или для установки дополнительных извещателей, обеспечивающих устройство протяженного рубежа обнаружения нарушителей на подступах к охраняемому объекту или внутри него с целью определения направления их дальнейшего движения, позволяющий использовать извещатель по предназначению при различных физико-географических условиях в любое время года на неподготовленной местности.