БЕСПИЛОТНОЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ СОЛНЕЧНО-СЛЕПОЕ УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОИСКА ФУТБОЛЬНЫХ ФАНАТИКОВ С ФАЙЕРАМИ Российский патент 2023 года по МПК B64U10/13 B64U101/31 G01S19/42 

Область техники.

Изобретение относится к полицейской технике, в частности к оптико-электронным средствам обеспечения правопорядка на стадионах во время проведения футбольных матчей. Самым опасным нарушением во время футбольных матчей считается зажигание футбольными болельщиками пиротехнических устройств, так называемых фальшфейеров (на сленге файеров). Продукты горения файеров представляют реальную опасность для окружающих, т.к. температура их горения более 1000°С; они выделяют окислы углерода, азота и серы, что представляет настоящую опасность для органов дыхания и может вызвать ожоги и удушье. При температуре более 1000°С спектр излучения, горящего файера простирается от ультрафиолета до инфракрасного излучения. Принимая и анализируя ультрафиолетовое излучение от горящего файера можно определить место нарушения, а также определить тип и марку файера. Кроме того, можно крупно сфотографировать нарушителя с горящим файером, т.е. получить доказательства нарушения.

Уровень техники.

Для поддержания порядка во время футбольных матчей на стадионах устанавливаются системы общественного видеонаблюдения и контроля порядка (RU 124018 U1 06.08.2012) содержащие сотни уличных IP-камер, десятки сетевых видеорегистраторов, сетевых коммутаторов, ЖК-мониторов, источников бесперебойного питания 220 В, жестких дисков (объем 4Т6), тысячи метров кабеля витая пара плюс крепеж и сотни метров кабеля питания плюс крепеж. Наблюдением за обстановкой заняты десятки операторов. Затраты составляют десятки миллионов рублей. Вместе с тем эффективность подобных систем видеонаблюдения маленькая. Система видеонаблюдения не может автоматически зафиксировать момент зажигания файера, не может автоматически определить местонахождение нарушителя с файером, не может автоматически определить тип и марку зажженного файера, не может автоматически получить качественную фотографию нарушителя с зажженным файером.

Для повышения технико-экономических показателей систем видеонаблюдения видеокамеры систем видеонаблюдения устанавливают на беспилотные летательные аппараты (БЛА, беспилотники). Но проблемы только усугубляются. Многократно возрастают затраты, требуются операторы для управления беспилотниками. Система видеонаблюдения с беспилотниками не может автоматически зафиксировать момент зажигания файера, не может автоматически определить местонахождение нарушителя с файером, не может автоматически определить тип и марку зажженного файера, не может автоматически получить качественную фотографию нарушителя с зажженным файером.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является беспилотный авиационный комплекс для определения координат коронных разрядов (RU 2612937 C1, 10.11.2015) (прототип) содержащий беспилотный летательный аппарат и наземную станцию управления и контроля, беспилотный летательный аппарат включает в себя несущий каркас, на котором в вершинах воображаемого многоугольника жестко зафиксированы, по меньшей мере, шесть электродвигателей с пропеллерами с контролируемой частотой вращения, причем диаметрально расположенные электродвигатели имеют встречное направление вращения, электродвигатели связанны с аккумулятором и компьютером, который связан с системой авианаблюдения, выполненной в виде ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора на основе многоанодного фотоумножителя, приемником GPS/ГЛОНАСС, регулятором вращения электродвигателей, приемопередатчиком, акселерометром, компасом, высотомером (альтиметром), гироскопом, компьютер выполнен с возможностью управления частотой вращения электродвигателей, при этом обеспечивая горизонтальное положение беспилотного летательного аппарата по сигналам акселерометра и гироскопа, обеспечивая изменение курса и высоты беспилотного летательного аппарата по сигналам управления с наземной станции управления и контроля, а также обеспечения контроля и управления беспилотным летательным аппаратом на основании координат спутниковой навигационной системы по сигналам приемника GPS/ГЛОНАСС для выполнения в автоматическом режиме полетного задания с возвращением на взлетную площадку. Область применения устройства не ограничивается электроэнергетикой. Устройство может быть использовано в любой области, где требуется определять географические координаты и высоту над поверхностью земли мест ультрафиолетового излучения. Известное устройство может в реальном времени автоматически зафиксировать момент зажигания файера, может автоматически определить географические координаты и высоту файера над поверхностью земли, а, следовательно, местонахождение нарушителя с файером, по сигнатуре излучения файера [1] может автоматически определить тип и марку зажженного файера. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности автоматического получения качественной фотографии нарушителя с зажженным файером. Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание беспилотного ультрафиолетового солнечно-слепого устройства автоматического поиска футбольных фанатиков с файерами обеспечивающего возможность автоматически в реальном времени зафиксировать момент зажигания файера, автоматически определить географические координаты и высоту зажженного файера над поверхностью земли, а, следовательно, местонахождение нарушителя с зажженным файером, автоматически определить тип и марку зажженного файера и автоматически получить качественные фотографии нарушителя с зажженным файером. Указанная задача настоящего изобретения решается тем, что в беспилотном авиационном комплексе для определения координат коронных разрядов, содержащем беспилотный летательный аппарат и наземную станцию управления и контроля, беспилотный летательный аппарат включает в себя несущий каркас, на котором в вершинах воображаемого многоугольника жестко зафиксированы, по меньшей мере, шесть электродвигателей с пропеллерами с контролируемой частотой вращения, причем диаметрально расположенные электродвигатели имеют встречное направление вращения, электродвигатели связаны с аккумулятором и компьютером, который связан с системой авианаблюдения, выполненной в виде ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора на основе многоанодного фотоумножителя, приемником GPS/ГЛОНАСС, регулятором вращения электродвигателей, приемопередатчиком, акселерометром, компасом, высотомером (альтиметром), гироскопом, компьютер выполнен с возможностью управления частотой вращения электродвигателей, при этом обеспечивая горизонтальное положение летательного аппарата по сигналам акселерометра и гироскопа, обеспечивая изменение курса и высоты летательного аппарата по сигналам управления с наземной станции управления и контроля, а также обеспечения контроля и управления летательным аппаратом на основании координат спутниковой навигационной системы по сигналам приемника GPS/ГЛОНАСС для выполнения в автоматическом режиме полетного задания с возвращением на взлетную площадку, наземная станция управления и контроля включает в себя компьютер, пульт управления, антенну приемника GPS/ГЛОНАСС, приемник GPS/ГЛОНАСС, антенну приемопередатчика, приемопередатчик, аккумулятор дополнительно установлен цифровой фотоаппарат оснащенный дистанционно управляемым объективом с переменным фокусным расстоянием (другие названия такого объектива - трансфокатор, зум-объектив, вариообъектив), при этом ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор выполнен с возможностью автоматически фиксировать ультрафиолетовое излучение зажженных файеров.

В качестве дополнительного развивающего признака следует указать на возможность выполнения компьютера беспилотника с интерфейсом Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11).

Ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор должен быть обязательно выполнен на основе многоанодных фотоумножителей (RU 2520726 CI, 24.12.2012) так как сейчас только такой тип ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора может регистрировать сигнатуру ультрафиолетового излучения объектов.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена структурная схема беспилотного ультрафиолетового солнечно-слепого устройства автоматического поиска футбольных фанатиков с файерами, на фиг. 2 представлен рисунок иллюстрирующий принцип автоматического определения географических координат и высоты над поверхностью земли зажженных файеров.

Осуществление изобретения

Устройство содержит:

1 - беспилотный летательный аппарат (БЛА, беспилотник, мультикоптер);

2 - несущий каркас;

3 - пропеллеры;

4 - электродвигатели (ЭД);

5 - регуляторы вращения электродвигателей (РВ ЭД);

6 - компьютер с интерфейсом Wi-Fi;

7 - аккумулятор;

8 - ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор (УФ пеленгатор);

9 - программно-управляемый зум-объектив;

10 - цифровой фотоаппарат;

11 - антенна приемника GPS/ГЛОНАСС;

12 - приемник GPS/ГЛОНАСС (GPS);

13 - акселерометр;

14 - компас;

15 - высотомер (альтиметр);

16 - гироскоп;

17 - антенна приемопередатчика;

18 - приемопередатчик (ГШ);

20 - наземная станция управления и контроля;

21 - компьютер;

22 - пульт управления;

23 - антенна приемника GPS/ГЛОНАСС;

24 - приемник GPS/ГЛОНАСС;

25 - антенна приемопередатчика;

26 - приемопередатчик;

27 - аккумулятор.

Обозначения, указанные на фиг. 2 означают следующее:

α - угол поля зрения ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора, β - угол наклона оптической оси ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора относительно земной поверхности, γ - угол между оптической осью ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора и направлением на зажженный файер, Н - высота ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора над земной поверхностью, Нзф - высота зажженного файера над земной поверхностью, L - расстояние от проекции центра координат ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора до точки С, Lзф - расстояние от проекции центра координат ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора до точки D.

Устройство работает следующим образом. Устройство может работать в автоматическом режиме полета и в ручном режиме полета.

Работа в автоматическом режиме полета. Оператор на наземной станции управления и контроля 20 с помощью компьютера 21 задает беспилотни-ку маршрут полета и высоту полета по маршруту. Оператор с помощью наземной станции управления и контроля 20 дает команду беспилотнику 1 на начало полета. Компьютер с интерфейсом Wi-Fi 6 беспилотника 1 с помощью приемника GPS/ГЛОНАСС 12 измеряет текущие географические координаты, сравнивает их с первыми заданными географическими координатами и, управляя электродвигателями 4 через регуляторы вращения электродвигателей 5 направляет беспилотник в первую точку географических координат заданного маршрута. Компьютер 6 беспилотника 1 с помощью высотомера 15 измеряет текущую высоту полета, сравнивает ее с первой заданной высотой полета и, управляя электродвигателями 4 через регуляторы вращения электродвигателей 5 поднимает беспилотник на первую заданную высоту. После этого устройство начинает облет заданного маршрута. При запуске устройства начинает работать и ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор 8. При полете по маршруту ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор 8 постоянно готов автоматически фиксировать ультрафиолетовое излучение зажженных файеров. При появлении ультрафиолетового излучения от зажженного файера ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор 8 автоматически определяет угловые координаты зажженного файера относительно своей оптической оси. Зная фокусное расстояние объектива ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора 8, УФ пеленгатор 8 определяет угол g (фиг. 2) между оптической осью ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора 8 и направлением на зажженный файер. Компьютер 6 зная с помощью высотомера 15 высоту полета устройства, зная с помощью приемника GPS/ГЛОНАСС 12 текущие географические координаты устройства, зная с помощью компаса 14 направление полета устройства, определяет расстояние L и географические координаты точки С (фиг. 2). Таким образом, определяется уравнение первой прямой, на которой расположен зажженный файер. Для следующей точки маршрута указанная последовательность действий повторяется и определяется уравнение второй прямой, на которой находится зажженный файер. Совместное решение этих двух уравнений позволяет найти географические координаты и высоту над поверхностью земли текущего зажженного файера. Указанная последовательность действий может повторяется для всех остальных имеющихся зажженных файеров, таким образом автоматически определяются координаты всех остальных зажженных файеров. Географические координаты и высота зажженного файера над поверхностью земли записываются в запоминающее устройство компьютера 6.

Кроме того, двигаясь по маршруту ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор 8 на основе многоанодного фотоумножителя автоматически регистрирует амплитудно-временную характеристику (сигнатуру) зажженного файера. Зная типичные сигнатуры зажженных файеров, ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор автоматически определяет тип и марку зажженного файера в данном конкретном месте пребывания нарушителя с зажженного файера. Компьютер 6 беспилотника 1 разворачивает беспилотник 1 по полученным координатам в направлении первого нарушителя с горящим файером. Компьютер 6 беспилотника 1 помощью программно-управляемого зум-объектива 9 цифрового фотоаппарата 10 начинает увеличивать изображение нарушителя с горящим файером и автоматически производит один или несколько крупных качественных снимков нарушителя с горящим файером. Компьютер 6 беспилотника 1 с помощью приемопередатчика 18 передает в реальном времени всю полученную информацию (факт зажигания файера, координаты файера, а, следовательно, и координаты нарушителя, тип и марку файера, фотографию нарушителя с зажженным файером) на наземную станцию управления и контроля 20. Компьютер 21 наземной станции управления и контроля 20 подает сигнал тревоги, отображает на своем мониторе карту стадиона, на карте стадиона, компьютер 21 специальными значками отображает свое расположение и расположение беспилотника 1. Компьютер 21 наземной станции управления и контроля отображает также специальными значками на карте стадиона места зажженных файеров, указывает высоту зажженных файеров над поверхностью земли, т.е. определяет трибуну, сектор, ряд и место занимаемое нарушителем, указывает тип и марку зажженного файера. При необходимости печатает фотографию нарушителя со всеми справочными данными. Дальнейшие действия полиции определяются инструкциями министерства внутренних дел. Несущий каркас 2 служит для размещения всех устройств беспилотника. Пропеллеры 3 служат в полете для поддержания беспилотника на заданной высоте. Аккумулятор 7 служит для питания всех устройств беспилотника. Через антенну приемника GPS/ГЛОНАСС 11 приемника GPS/ГЛОНАСС 12 компьютер 6 получает навигационную информацию. Акселерометр 13 и гироскоп 16 служат для поддержания беспилотника в горизонтальном положении. Через антенну приемопередатчика 17 и приемопередатчик 18 идет обмен информацией между беспилотником 1 и наземной станцией управления и контроля 20. Через антенну приемника GPS/ГЛОНАСС 23 и приемник GPS/ГЛОНАСС 24 компьютер 21 получает навигационную информацию. Через антенну приемопередатчика 25 и приемопередатчик 26 идет обмен информацией между наземной станцией управления и контроля 20 и беспилотником 1. Аккумулятор 27 служит для питания всех устройств наземной станции управления и контроля 20.

Компьютер беспилотника с интерфейсом Wi-Fi 6 передает также всю полученную информацию через Wi-Fi. Любой сотрудник полиции имеющий планшет с интерфейсом Wi-Fi с установленной на нем специальной программой для работы с предлагаемым устройством может получить эту информацию. При этом полицейский может получить не всю информацию, а только информацию, касающуюся своей зоны ответственности. Дальнейшие действия полицейского определяются инструкциями министерства внутренних дел.

Работа в ручном режиме полета. Оператор с помощью пульта управления 22 наземной станции управления и контроля 20 запускает беспилотник ! и начинает движение по маршруту. Ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор 8 включен и наблюдает за окружающим пространством. Дальнейшие действия происходят аналогично работе в автоматическом режиме полета.

Ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор на основе многоанодного фотоумножителя может быть оснащен сверхширокоугольной оптикой (RU 2542641 С1, 30.09.2013).

В качестве приемопередатчиков 18 и 26 может быть использовано устройство Wi-Fi.

В качестве беспилотника может быть использован беспилотник любого типа: самолетный, вертолетный, мультикоптерный, конвертопланный и т.д. В настоящее время в России занимаются беспилотниками более 100 фирм [2,3] на любой вкус и кошелек. Для обеспечения эффективности применения при поиске нарушителей с файерами беспилотник должен обладать следующими характеристиками:

Грузоподъемность - 2...5 кг (масса ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора и цифрового фотоаппарата с программно-управляемым зум-объективом).

Крейсерская скорость полета - 10...20 км/час.

Длительность полета на одной заправке - не менее 2...3 часов.

Остальные параметры беспилотников не носят принципиального характера, так как сейчас практически все беспилотники имеют все необходимые технические устройства для использования беспилотников при поиске нарушителей с файерами.

Источники информации:

1. Родионов А.И. Сигнатурные методы исследования некоторых физико-химических процессов: дис. … канд. физико-математ.наук: 01.04.17: защищена 19.11.08: / Родионов Алексей Игоревич. - М., 2008. - 158 с.

2. Российские беспилотники: [сайт]. - Москва, 2022 - URL: https://russiandrone.ru (дата обращения: 14.03.2022). - Текст электронный.

3. База данных №RU2021620554 Российская Федерация. База данных беспилотных воздушных судов: №2021620417: дата регистрации: 15.03.2021, дата публикации: 24.03.2021 / Данилов Н.И., Каниовский А.Е. - 5 ГБ.

Изобретение относится к полицейской технике, в частности к оптико-электронным средствам обеспечения правопорядка на стадионах во время проведения футбольных матчей. Самым опасным нарушением во время футбольных матчей считается зажигание футбольными болельщиками пиротехнических устройств, так называемых файеров. Беспилотное ультрафиолетовое устройство автоматического поиска футбольных фанатиков с файерами содержит беспилотный летательный аппарат и наземную станцию управления и контроля. На беспилотном летательном аппарате установлены ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор на основе многоанодного фотоумножителя и цифровой фотоаппарат, оснащенный программно-управляемым объективом с переменным фокусным расстоянием. Технический результат - определение в автоматическом режиме факта зажигания файера, автоматическое определение координат зажженного файера, а следовательно, и координат нарушителя, автоматическое определение типа и марки зажженного файера, автоматическое получение фотографии нарушителя с зажженным файером. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Беспилотное ультрафиолетовое солнечно-слепое устройство автоматического поиска футбольных фанатиков с файерами, содержащее беспилотный летательный аппарат и наземную станцию управления и контроля, беспилотный летательный аппарат включает в себя несущий каркас, на котором в вершинах воображаемого многоугольника жестко зафиксированы по меньшей мере шесть электродвигателей с пропеллерами с контролируемой частотой вращения, причем диаметрально расположенные электродвигатели имеют встречное направление вращения, электродвигатели связаны с аккумулятором и компьютером, который связан с системой авианаблюдения, выполненной в виде ультрафиолетового солнечно-слепого пеленгатора на основе многоанодного фотоумножителя, приемником GPS/ГЛОНАСС, регулятором вращения электродвигателей, приемопередатчиком, акселерометром, компасом, высотомером, гироскопом, компьютер выполнен с возможностью управления частотой вращения электродвигателей, при этом обеспечивая горизонтальное положение летательного аппарата по сигналам акселерометра и гироскопа, обеспечивая изменение курса и высоты летательного аппарата по сигналам управления с наземной станции управления и контроля, а также обеспечения контроля и управления летательным аппаратом на основании координат спутниковой навигационной системы по сигналам приемника GPS/ГЛОНАСС для выполнения в автоматическом режиме полетного задания с возвращением на взлетную площадку, наземная станция управления и контроля включает в себя компьютер, пульт управления, антенну приемника GPS/ГЛОНАСС, приемник GPS/ГЛОНАСС, антенну приемопередатчика, приемопередатчик, аккумулятор, отличающееся тем, что на беспилотном летательном аппарате дополнительно установлен цифровой фотоаппарат, оснащенный дистанционно-управляемым объективом с переменным фокусным расстоянием, при этом ультрафиолетовый солнечно-слепой пеленгатор выполнен с возможностью автоматически фиксировать ультрафиолетовое излучение зажженных файеров.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компьютер беспилотного летательного аппарата выполнен с интерфейсом Wi-Fi.