Устройство для блокирования радиоуправляемых взрывных устройств Российский патент 2021 года по МПК H04K3/00 

Изобретение относится к средствам борьбы с минами и другими взрывоопасными предметами, имеющими радиовзрыватели и предназначено для защиты от радиоуправляемых взрывных устройств путем блокирования несанкционированной передачи информации управления радиовзрывателями по радиоканалу, а так же может быть использовано для защиты от несанкционированной передачи любой информации по радиоканалу в широком диапазоне заранее неизвестных радиочастот.

Известно устройство для блокировки радиовзрывателей, содержащее несколько (n) однотипных модулей, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные формирователь частот, усилитель и антенну, при этом все модули одновременно работают в не перекрывающихся поддиапазонах защищаемого диапазона частот [1]. Это известное устройство позволяет излучать высокую мощность в каждом поддиапазоне частот, достаточную для защиты от радиоуправляемых взрывных устройств. Одним из недостатков такого устройства для блокировки радиовзрывателей является повышенная в n раз интегральная мощность излучения, где n - число используемых модулей. Увеличение интегральной мощности передатчика помех нежелательно, как из-за значительного увеличения энергопотребления, габаритов и массы.

Известно устройство для блокирования радиовзрывателей [2], содержащее n формирователей частот, коммутатор, генератор псевдослучайной последовательности импульсов, согласующее устройство, включенное между широкополосным усилителем мощности и широкополосной антенной системой, и регулятор характеристик.

Алгоритм работы данного устройства позволяет оперативно адаптировать его к изменению радиочастотной обстановки.

Однако устройство не может обеспечить гарантированную защиту в заданном диапазоне частот, т.к. требует затрат времени для мониторинга радиообстановки и находится в постоянном поиске, режиме принятия решений и блокировании значений изменяющихся частот функционирующих передатчиков.

Известно устройство для защиты от радиоуправляемых взрывных устройств [3] (прототип), содержащее приемную антенну, приемник, усилитель, формирователь нелинейно изменяющегося напряжения и генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности и передающую антенну, полосовые фильтры, два устройства формирования задержки сигнала, три сумматора сигналов. Данное устройство, используя заложенный алгоритм работы, позволяет обеспечить защиту от несанкционированной передачи информации управления радиовзрывателями по радиоканалу в заданном диапазоне защищаемых радиочастот.

Однако устройство не может обеспечить все возрастающие уровни гарантированной защиты в заданном диапазоне частот в связи с постоянным развитием радиотехники и радиотехнологий. Способ формирования помехового сигнала не позволяет обеспечить гарантированную защиту от аппаратуры, использующей, например, ППРЧ.

Задачей настоящего изобретения является увеличение надежности защиты от несанкционированной передачи информации управления радиовзрывателями по радиоканалу в заданном диапазоне защищаемых радиочастот без повышения интегральной выходной мощности устройства, его энергопотребления, габаритов и массы.

Техническим результатом предлагаемого устройства для защиты от радиоуправляемых взрывных устройств является увеличение вероятности гарантированного радиоподавления при той же энергетической плотности помехового сигнала в защищаемом диапазоне, упрощение устройства и повышение его надежности.

Технический результат достигается за счет того, что в устройство для блокирования радиоуправляемых взрывных устройств, содержащее приемную антенну, приемник, усилитель, формирователь нелинейно изменяющегося напряжения и генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности и передающую антенну, первый полосовой фильтр, второй полосовой фильтр, первое устройство формирования задержки сигнала, второе устройство формирования задержки сигнала, первый, второй, третий сумматоры сигналов, выход усилителя подсоединен к входам первого полосового фильтра и первого устройства формирования задержки, выход которого соединен ко входу второго устройства формирования задержки и к первому сигнальному входу первого сумматора сигналов, выход первого полосового фильтра подсоединен к первому сигнальному входу первого сумматора сигналов, выход которого соединен с первым сигнальным входом второго сумматора сигналов, второй сигнальный вход второго сумматора сигналов соединен с выходом второго устройства формирования задержки, выход второго сумматора сигналов соединен с первым сигнальным входом третьего сумматора сигналов, второй сигнальный вход третьего сумматора сигналов соединен с выходом генератора управляемым напряжением, вход которого соединен с выходом формирователя нелинейно изменяющегося напряжения, выход третьего сумматора сигналов соединен с входом второго полосового фильтра, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход которого соединен с входом передающей антенны, введены первый и второй двухпозиционные переключатели, первое и второе устройства управления двухпозиционными переключателями, третье устройство формирования задержки сигнала и инвертор сигналов, выход первого сумматора сигналов и выход второго сумматора сигналов подсоединены соответственно к первому и второму сигнальным входам первого двухпозиционного переключателя, выход которого подсоединен ко второму сигнальному входу второго двухпозиционного переключателя, выход первого сумматора сигналов подсоединен ко входу инвертора сигналов, выход которого подсоединен к входу третьего устройства формирования задержки сигнала, выход которого подсоединен к первому сигнальному входу второго двухпозиционного переключателя, при этом первый и второй двухпозиционные переключатели, управляются первым и вторым устройствами управления двухпозиционными переключателями соответственно, длительности задержки первого, второго и третьего устройств формирования задержки сигнала не равны между собой, частота переключения первого двухпозиционного переключателя выше частоты переключения второго двухпозиционного переключателя, а диапазон частот генератора, управляемого напряжением, находится в области диапазона защищаемых устройством частот.

Новыми признаками, обеспечивающими достижение технического результата, являются дополнительно введенные первый и второй двухпозиционные переключатели, первое и второе устройства управления двухпозиционными переключателями, третье устройство формирования задержки сигнала и инвертор, выход первого сумматора сигналов и выход второго сумматора сигналов подсоединены соответственно к первому и второму сигнальным входам первого двухпозиционного переключателя, выход которого подсоединен ко второму сигнальному входу второго двухпозиционного переключателя, выход первого сумматора сигналов подсоединен ко входу инвертора сигналов, выход которого подсоединен к входу третьего устройства формирования задержки сигнала, выход которого подсоединен к первому сигнальному входу второго двухпозиционного переключателя, при этом первый и второй двухпозиционные переключатели, управляются первым и вторым устройствами управления двухпозиционными переключателями соответственно, длительности задержки первого, второго и третьего устройств формирования задержки сигнала не равны между собой, частота переключения первого двухпозиционного переключателя выше частоты переключения второго двухпозиционного переключателя, а диапазон частот генератора, управляемого напряжением, находится в области диапазона защищаемых устройством частот.

Такое техническое решение в совокупности с новыми признаками и новыми связями между его элементами и блоками обеспечивает:

повышение надежности подавления,

универсальность подавления всех видов модуляции, т.к. структура сигнала подавления соответствует структуре подавляемого сигнала,

уменьшение габаритов, массы и энергопотребления устройства для достижения заданной надежности защиты, без увеличения интегральной мощности,

увеличение вероятности гарантированного радиоподавления при той же энергетической плотности помехового сигнала.

Данное техническое решение направлено на увеличение вероятности гарантированного радиоподавления в защищаемом диапазоне за счет разрушение информационной части сигнала/сигналов при сохранении структуры подавляемых сигналов, и разрушение информационной части сигнала/сигналов при разрушении отдельных фрагментов структуры этих сигнала/сигналов, при равной энергетической плотности как и у прототипа в защищаемом диапазоне.

Таким образом, разрушение информационной части сигнала/сигналов, разрушение отдельных фрагментов структуры сигнала/сигналов совместно с амплитудным превышением позволяет повысить вероятность радиоподавления.

Применение метода фрагментарной подмены, деструктуризации и деформации сигналов повышает вероятность подавления функционирующих передатчиков, что было подтверждено экспериментально.

На фиг. 1 изображена структурная схема заявляемого устройства.

Устройство содержит приемную антенну 1, приемник 2, первый усилитель 3, первый полосовой фильтр 4, первое устройство формирования задержки сигнала 5, второе устройство формирования задержки сигнала 6, первый сумматор сигналов 7, второй сумматор 8 сигналов, первый двухпозиционный переключатель 9, управляемый устройством 10 управления двухпозиционным переключателем 9, третье устройство формирования задержки сигнала 11 и инвертор 12, второй двухпозиционный переключатель 13, управляемый устройством 14 управления двухпозиционным переключателем 13, третий сумматор 15 сигналов, формирователь периодического нелинейно изменяющегося напряжения 16, генератор 17, управляемый напряжением (ГУН), полосовой фильтр 18, усилитель мощности 19 и передающую антенну 20.

Работа заявленного устройства защиты осуществляется следующим образом.

Сигналы принимаются антенной 1, обрабатываются приемником 2 и усиливаются первым усилителем 3. С выхода первого усилителя 3 сигнал проходит через полосовой фильтр 4 и параллельно через устройство задержки 5 (может быть выполнено в виде линии задержки). Сигналы с выхода полосового фильтра 4 и устройства задержки 5 суммируются первым сумматором 7 сигналов, а результат суммирования с выхода первого сумматора 7 сигналов поступает на первый вход второго сумматора 8 сигналов, а на второй вход второго сумматора 8 сигналов поступает сигнал с выхода устройства задержки 6, входом которого является выход устройства задержки 5. Выходной сигнал первого сумматора 7 и выходной сигнал второго сумматора 8 приходят на первый и второй сигнальный входы первого двухпозиционного переключателя 9, управляемого устройством 10 управления двухпозиционным переключателем 9.

Выходной сигнал первого сумматора 7 сигналов последовательно поступает на вход устройства 11 формирования задержки сигнала и инвертора 12. Выходной сигнал инвертора 12 и выходной сигнал первого двухпозиционного переключателя 9 приходят на сигнальные входы второго двухпозиционного переключателя 13, управляемого устройством 14 управления двухпозиционным переключателем 13.

Выход второго двухпозиционного переключателя 13 сигналов и выход генератора 17, управляемого напряжением, подсоединены с входами третьего сумматора 15 сигналов, выход третьего сумматора 15 сигналов соединен с полосовым фильтром 18, выход которого соединен со входом усилителя мощности 19, выход которого соединен с входом передающей антенны 20.

Длительности задержки первого, второго и третьего устройств формирования задержки сигнала (5, 6 и 11 соответственно) не равны между собой, частота переключения первого двухпозиционного переключателя 9 выше частоты переключения второго двухпозиционного переключателя 13, а диапазон частот генератора, управляемого напряжением, находится в области диапазона защищаемых устройством частот от нижней частоты fн до верхней частоты fв.

Полосовые фильтры 4 и 18 настроены на диапазон защищаемых частот от нижней частоты fн до верхней частоты fв. Генератор 17, управляемый напряжением (ГУН), возбуждаемым формирователем периодического нелинейно изменяющегося напряжения 16, также обеспечивает генерацию гармонических сигналов в диапазоне защищаемых частот от нижней частоты Гн до верхней частоты fв.

Генератор 17, управляемый напряжением, генерирует сигнал, частота которого f непрерывно изменяется за промежуток времени Т по закону, определяемому формирователем 16 периодического изменяющегося напряжения. Приемная и передающая антенны при этом имеют достаточную развязку.

Сложение исходного сигнала с его сдвинутой по времени копией позволяет сохранить структуру сигнала, но изменить его информационную часть. Поскольку заявляемое устройство такую операцию проводит дважды: на сумматоре 7, а затем на сумматоре 8, то выходной сигнал сумматора 8 представляет собой практически не детектируемую смесь со структурой исходных сигналов. Дополнительно к этой смеси подмешивается скользящая помеха с ГУН 17 в этом же частотном диапазоне, нарушающая или деформирующая структуру и информационную часть фрагментов входного сигнала.

Отфильтрованный до границ диапазона защищаемых частот от нижней частоты fн до верхней частоты fв сигнал с превышением мощности после усилителя 19 подается на передающую антенну 20.

Работа заявленного устройства для противодействия радиоуправляемым взрывным устройствам осуществляется следующим образом.

Сигналы принимаются антенной 1, обрабатываются приемником 2. С выхода приемника 2 сигнал поступает на вход первого усилителя 3. С выхода первого усилителя 3 сигнал проходит через полосовой фильтр 4 и параллельно через устройство задержки 5. Сигналы с выхода полосового фильтра 4 и устройства задержки 5 суммируются первым сумматором 7 сигналов.

Таким образом, на выходе первого сумматора 7 сигналов формируется смесь сигналов, состоящая из сумм фрагментов принимаемых сигналов, которая имеет сходную структуру с искаженной информационной частью за счет преобразований и сдвигов.

Результат суммирования с выхода первого сумматора 7 сигналов поступает на первый вход второго сумматора 8 сигналов, а на второй вход второго сумматора 8 сигналов поступает сигнал с выхода устройства задержки 6, входом которого является выход устройства задержки 5.

Таким образом, на выходе второго сумматора 8 сигналов формируется дополнительно измененная смесь сигналов, состоящая из сумм измененных фрагментов принимаемых сигналов, которая имеет сходную структуру с искаженной информационной частью за счет преобразований и сдвигов.

Двухпозиционный переключатель 9 поочередно подключает выходы первого сумматора 7 сигналов и второго сумматора 8 сигналов, с частотой и скважностью, задаваемыми устройством 10 управления двухпозиционным переключателем 9.

Двухпозиционный переключатель 9 последовательно во времени выдает фрагменты сигналов с выхода первого сумматора 7 сигналов и второго сумматора 8 сигналов. Соотношение длительностей фрагментов сигналов с выхода первого сумматора 7 сигналов и второго сумматора 8 сигналов пропорциональны скважности сигнала с выхода устройства 10 управления открывания двухпозиционным переключателем 9.

Таким образом, на выходе первого двухпозиционного переключателя 9 сигналов формируется смесь сигналов, состоящая из сумм фрагментов уже искаженного сигнала, которая имеет сходную структуру, но с дополнительно деформированной (искаженной) информационной частью.

Выходной сигнал первого сумматора 7 сигналов последовательно поступает на вход устройства 11 формирования задержки сигнала и инвертора 12. Выходной сигнал инвертора 12 и выходной сигнал первого двухпозиционного переключателя 9 приходят на сигнальные входы второго двухпозиционного переключателя 13, управляемого устройством 14 управления двухпозиционным переключателем 13.

Таким образом, на выходе второго двухпозиционного переключателя 13 сигналов формируется смесь сигналов, состоящая из сумм фрагментов уже искаженного сигнала с первого двухпозиционного переключателя 9 сигналов, которая имеет сходную структуру, но с дополнительно деформированной (искаженной) информационной частью и дополнительно сдвинутый, а затем инвертированный сигнал с выхода первого сумматора 7.

Соотношение длительностей фрагментов сигналов с выходов инвертора 12 сигналов и первого двухпозиционного переключателя 9 сигналов пропорциональны скважности сигнала с выхода устройства 14 управления открывания двухпозиционным переключателем 13.

Выход второго двухпозиционного переключателя 13 сигналов и выход генератора 17, управляемого напряжением, подсоединены с входами третьего сумматора 15 сигналов.

Таким образом, на выходе третьего сумматора 15 сигналов формируется смесь сигналов, состоящая из сумм фрагментов многократно искаженных сигналов, которая имеет сходную структуру с входными сигналами и сильно искаженной информационной частью и дополнительно подмешенной к этой смеси скользящей помехи с генератора 17 управляемого напряжением в этом же частотном диапазоне, деформирующая как структуру, так и информационную часть фрагментов входного сигнала.

Выход третьего сумматора 15 сигналов соединен с полосовым фильтром 18, выход которого соединен со входом второго усилителя 19 мощности, выход которого соединен с входом передающей антенны 20.

Полосовой фильтр 18 и приемник 2 настроены на диапазон защищаемых частот от нижней частоты fн до верхней частоты fв. Генератор 17, управляемый напряжением, возбуждаемый формирователем 14 периодического нелинейно изменяющегося напряжения, обеспечивает генерацию гармонических сигналов в том же диапазоне защищаемых частот «пробегая» от нижней частоты fн до верхней частоты fв.

Генератор 17, управляемый напряжением, генерирует сигнал, частота которого f непрерывно изменяется за промежуток времени Т по закону, определяемому формирователем 14 периодического изменяющегося напряжения. Приемная 1 и передающая 20 антенны при этом имеют достаточную развязку.

Сложение исходного сигнала с его сдвинутой по времени копией позволяет сохранить структуру сигнала, но изменить до невозможности детектирования его информационную часть. Поскольку заявляемое устройство такую операцию проводит дважды: на сумматоре 7, а затем на сумматоре 8, дополнительно производит перемежение фрагментов сигналов первым 9 и вторым 13 двухпозиционными переключателями сигналов, то выходной сигнал второго двухпозиционного переключателя 13 сигналов представляет собой недетектируемую смесь со структурой исходных сигналов.

Дополнительно к этой смеси подмешивается скользящая помеха с генератора 17 управляемого напряжением в этом же частотном диапазоне, деформирующая как структуру, так и информационную часть фрагментов входного сигнала. После таких преобразований при сохранении подобия структуры исходного сигнала детектирование выходного сигнала становится невозможным или потребует значительных временных ресурсов.

Отфильтрованный до границ диапазона защищаемых частот от нижней частоты fн до верхней частоты fв сигнал с превышением мощности после усилителя 19 подается на передающую антенну 20.

Выбор значений частоты переключения двухпозиционных переключателей обусловлен максимальными изменениями информационной части принимаемых сигналов именно при этих значениях и простотой реализации замысла.

Таким образом, изменение информационной части сигнала/сигналов, разрушение, деформация и подмена отдельных фрагментов структуры сигнала/сигналов совместно с амплитудным превышением позволяет повысить вероятность радиоподавления, а за счет новой совокупности признаков, и алгоритма взаимодействия узлов, соответствующих заявленным признакам, обеспечивает повышение эффективности радиоподавления.

Источники информации

1. Петренко E.G., Линок А.А., Якубчик А.Ю. Устройство для блокирования радиовзрывателей, патент N 2100752 от 22.11.96, МКИ F41H 11/12, опубл. БИ N 36, ч. 11, 1997, с. 391.

2. Батталов A.M., Гордон О.И., Коноплев В.А., Однопалов И.А. Устройство для блокирования радиовзрывателей. Патент N 2131645 от 1998-05-26, МКИ F41H 11/12, Н04К 3/00.

3. Семенюк Т.А. Устройство для защиты от радиоуправляемых взрывных устройств // Патент RU по заявке №2019114224 (027 319) от 07.05.2019 Решение о выдаче патента 17.12.2019.

Изобретение относится к средствам борьбы с минами и другими взрывоопасными предметами, имеющими радиовзрыватели. Технический результат - увеличение вероятности гарантированного радиоподавления при той же энергетической плотности помехового сигнала. Для этого предложено устройство, которое содержит приемную антенну 1, приемник 2, первый усилитель 3, первый полосовой фильтр 4, первое устройство формирования задержки сигнала 5, второе устройство формирования задержки сигнала 6, первый сумматор сигналов 7, второй сумматор 8 сигналов, первый двухпозиционный переключатель 9, управляемый устройством 10 управления двухпозиционным переключателем 9, третье устройство формирования задержки сигнала 11 и инвертор 12, второй двухпозиционный переключатель 13, управляемый устройством 14 управления двухпозиционным переключателем 13, третий сумматор 15 сигналов, формирователь периодического нелинейно изменяющегося напряжения 16, генератор 17, управляемый напряжением (ГУН), полосовой фильтр 18, усилитель мощности 19 и передающую антенну 20. 1 ил.

Устройство для блокирования радиоуправляемых взрывных устройств, содержащее приемную антенну, приемник, усилитель, формирователь нелинейно изменяющегося напряжения и генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности и передающую антенну, первый полосовой фильтр, второй полосовой фильтр, первое устройство формирования задержки сигнала, второе устройство формирования задержки сигнала, первый, второй, третий сумматоры сигналов, выход усилителя подсоединен к входам первого полосового фильтра и первого устройства формирования задержки, выход которого подсоединен к входу второго устройства формирования задержки и к первому сигнальному входу первого сумматора сигналов, выход первого полосового фильтра подсоединен к первому сигнальному входу первого сумматора сигналов, выход которого соединен с первым сигнальным входом второго сумматора сигналов, второй сигнальный вход второго сумматора сигналов соединен с выходом второго устройства формирования задержки, выход второго сумматора сигналов соединен с первым сигнальным входом третьего сумматора сигналов, второй сигнальный вход третьего сумматора сигналов соединен с выходом генератора управляемым напряжением, вход которого соединен с выходом формирователя нелинейно изменяющегося напряжения, выход третьего сумматора сигналов соединен с входом второго полосового фильтра, выход которого соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с входом передающей антенны, отличающееся тем, что в него введены первый и второй двухпозиционные переключатели, первое и второе устройства управления двухпозиционными переключателями, третье устройство формирования задержки сигнала и инвертор, выход первого сумматора сигналов и выход второго сумматора сигналов подсоединены соответственно к первому и второму сигнальным входам первого двухпозиционного переключателя, выход которого подсоединен ко второму сигнальному входу второго двухпозиционного переключателя, выход первого сумматора сигналов подсоединен к входу инвертора сигналов, выход которого подсоединен к входу третьего устройства формирования задержки сигнала, выход которого подсоединен к первому сигнальному входу второго двухпозиционного переключателя,

при этом первый и второй двухпозиционные переключатели, управляются первым и вторым устройствами управления двухпозиционными переключателями соответственно, длительности задержки первого, второго и третьего устройств формирования задержки сигнала не равны между собой, частота переключения первого двухпозиционного переключателя выше частоты переключения второго двухпозиционного переключателя, а диапазон частот генератора, управляемого напряжением, находится в области диапазона защищаемых устройством частот.