КОНСТРУКЦИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ДОСМОТРОВОЙ СИСТЕМЫ
DESIGN OF MULTIFUNCTIONAL RADAR SCREENING SYSTEM

Изобретение относится к конструкции досмотровых рамок, предназначенных для обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) и других запрещенных предметов на теле человека в местах большого скопления людей в аэропортах, морских и речных вокзалах, театрах, стадионах и пр. местах на основе радиолокации малой дальности.
Почти все досмотровые стационарные конструктивы выполнены в виде П-образной рамки, через которую проходит человек, а все электронные компоненты досмотра расположены по периметру рамки, можно сказать, «размазаны», т.е. конструктивы не малогабаритны и их размеры составляют в среднем два метра в высоту, полтора метра в ширину и полметра в глубину. В силу этих габаритов довольно трудно их замаскировать. Редко встречаются односторонние досмотровые рамки, но в силу их технических решений (применение нескольких трансформаторных катушек) всё равно довольно габаритны.
Общей проблемой создания досмотровых рамок являются следующие:
• рамка должна быть незаметной, т.е. пассажиры, болельщики и др. не должны заметить её (могут только догадываться о существовании таковой);
• рамка должна быть безвредной для здоровья проверяемых не только с точки зрения применения активных волн, но и не должна иметь токсичных материалов;
• рамка должна иметь габаритные размеры, достаточные для свободного прохода человека и группы людей;
• рамка должна иметь минимальную себестоимость и высокую технологичность изготовления и сборки.
• рамка должна иметь максимальную разрешающую способность;
• рамка должна распознавать самые «перспективные» ВВ, так называемые жидкие ВВ (бинарного действия).
Отдельно заметим, что в настоящее время досмотровые рамки-сканеры выполняются индивидуально на каждый тип запрещенного предмета:
- магнитные материалы, например, железо: пистолеты, ножи, кастеты и пр.;
- немагнитные материалы;
- диэлектрики: пластмасса, пластик (флаеры);
- взрывчатые вещества;
- наркотики и т.д.
Т.е. досмотровой рамки, с помощью которой моно обнаружить запрещенные предметы из различных материалов не существует.
Известен прибор досмотрового оборудования, который в режиме реального времени позволяет дистанционно распознавать на теле человека различные предметы, в том числе неметаллические и герметично упакованные. Основное применение прибора – контроль предметов, запрещенных к перевозу (проносу) для обеспечения безопасности людей и защиты имущества «Ручной сканер И-СКАН ЧМ» E-mail: info@iscnasyetems.ru.
При всех своих достоинствах сканер имеет следующие недостатки: ручной досмотр (занимает много времени), а также неполная достоверность, т.к. он пропустить некоторые участки тела человека, а главное – невозможность досмотра в местах большого скопления людей: аэропорты, стадионы и пр., когда нужна большая оперативность.
Известны досмотровые способы, см., например, патент РФ №2639003 от 21.12.2017, патент РФ №2294549 от 27.02.2007. В основу способов положены классические рамки и материалы с двумя или более каналами активных волн и приемников соответственно.
Недостатки:
- разрешающая способность явно недостаточна в силу самой конструкции, которая выполнена на уровне конца двадцатого века;
- попутно заметим, что и сама идея обнаруживать ВВ по электрической проводимости ВВ не выдерживает никакой критики, т.к. масса обнаруживаемого ВВ лежит в предела 1.8 – 2.2 кг. А если меньше? Один человек несет на себе 1.0 кг, второй – 1.0 кг, третий – 1.0 кг и т.д. Что в итоге? Понятно;
- обнаруживает только ВВ из наиболее распространенных типа тринитротолуол;
- обнаруживает только ВВ, а другие запрещенные предметы не обнаруживает, например, наркотики.
Известен патент РФ №2623420 от 26.06.2017, в котором применена система изоляции человека с ВВ от окружающего пространства в случае обнаружения ВВ за счет применения досмотровой рамки классического типа (по электрической проводимости) к тому же очень дорогая конструкция.
Недостатки те же, что и в предыдущих двух патентах.
Применение конструкции по предлагаемому техническому решению в известных источниках авторами не обнаружено.
Технической задачей изобретения является создание функционально-законченного конструктива, отвечающего заложенным высоким техническим характеристикам MIMO-системы при минимализации габаритно-массовых характеристик и способного обнаруживать различные типы запрещенных предметов.
Технический результат достигается за счет оптимального размещения на рамке передающих и приемных антенн, также выбора необходимого их количества для создания такой эффективной апертуры антенного поля, которая позволяет безусловно решать поставленные технические задачи за счет более полного использования высоких качеств линейной MIMO-системы (это Multiple Input – Multiple Output, множественный вход – множественный выход).
Для решения поставленной задачи предлагается конструкция радиолокационной досмотровой системы, характеризующаяся тем, что содержит одну или более несущих рамок, выполненных в виде плоских панелей, образующих антенные решетки, на передней стороне которых размещены N-передающих излучателей, причём N как минимум один, и m-приёмных антенн, причём m >= N, на задней стороне панели  или сбоку размещена электронная плата, также конструкция содержит мониторы досмотра с запоминающими устройствами по числу рамок, расположенные на пункте досмотра, сами рамки закрыты радиопрозрачными фальшпанелями, все соединения межу указанными блоками выполнены экранированными проводами; конструкция может быть выполнена в двух или более панельном варианте для расширения функциональных возможностей: каждый излучающий и приёмный элемент антенной решётки предпочтительнее выполнен в виде малогабаритной спиральной антенны, но возможны и другие малогабаритные элементы.
На фиг.1 показана общая конструкция и взаимное расположение частей досмотровой рамки (вид спереди и сбоку), но без детализации.
На фиг.2 показан возможный вид излучателя (приемника) антенной решетки MIMO.
На фиг.1 нанесены следующие обозначения:
1 – досмотровая рамка с антенной решёткой;
2 – радиопрозрачная фальшпанель;
3 – стена;
4 – пол;
5 – потолок;
6 – блок электроники;
7 – одиночные излучатели;
8 – одиночные приёмники;
9 – отверстия для крепления рамки;
α – угол раскрыва диаграммы направленности апертуры антенной решетки.
Крепление рамки 1 к стене условно не показано, также условно не показан вид фальшпанели и её крепление к полу и потолку, т.к. это тривиальная задача.
Конструкция имеет следующие элементы и их соединения: на рамке 1 расположена антенная решетка, перед рамкой находится фальшпанель, закрывающая рамку и выполненная по фактуру и цвет окружающего интерьера.
На рамке 1 по сторонам расположены излучатели и приёмники антенной решетки (передатчики-излучатели и приемники одинаковой конструкции по принципу обратимости антенн).
Сзади рамки 1 расположен блок электроники 6, который управляет всей работой досмотровой рамки, а также он передаёт все данные досмотра в реальном времени на монитор оператора досмотра (условно не показан).
Одновременно все досмотровые изображения записываются в ЗУ для дальнейшего просмотра при необходимости.
Предлагается конструкция, в основу которой положен принцип сверхширокополосного радиолокатора с синтезированной апертурой (MIMO), позволяющая получить радио голографический синтез  3D изображений, т.е. по радиолокационной контрастности составляется радиолокационный «портрет» инородных включений, причем весь контур досматриваемого человека и инородные предметы на его теле и внутри показываются в цветовой гамме.
Это позволяет получить высокую разрешающую способность, высокое угловое разрешение за счёт синтеза апертуры при использовании малогабаритных антенн в составе MIMO.
Т.о. можно при данном конструктиве увидеть любые предметы на теле человека (или в багаже) даже с очень малыми размерами до 1 мм (в металле) и низкой отражающей способностью (например, наркотик в желудке).
Возможно размещение излучателей и приёмников по площади рамки и в другой закономерности, но в любом случае число излучателей равно числу приемников или число приемников больше числа излучателей, причем минимальное число излучателей равно единице, а приёмников – два.
Возможные варианты размещения рамок:
- с наклоном рамки под углом вниз (рамка расположена ближе к потолку);
- с наклоном рамки под углом вверх (рамка расположена ближе к полу);
- с изменяемым углом наклона механически от шагового электродвигателя по командам оператора (рамка расположена посредине);
- с автоматическим изменением угла наклона от шагового двигателя по специальной программе, введённой в процессор.
Возможен вариант использования рамки (антенной решётки) в виде криволинейной поверхности, например, второго порядка, относительно либо вдоль вертикальной оси симметрии, либо вдоль горизонтальной оси симметрии для увеличения разрешающей способности антенной решетки, причём, вогнутой кривой рамка расположена в сторону диаграммы направленности (ДН).
Предлагаемая конструкция и её техническое решение полностью соответствуют основному экономическому критерию «стоимость – эффективность».