УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА МИН И МИННЫХ ПОЛЕЙ НА ОСНОВЕ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА
DEVICE FOR SEARCHING FOR MINES AND MINES ON THE BASIS OF THE RADAR PARAMETRIC METHOD

Настоящее изобретение относится к поисковой технике и может применяться для дистанционного обнаружения мин и минных полей в движении, для гуманитарного и военного применений.
Известен способ и устройство нелинейной радиолокации для дистанционного обнаружения и измерения координат управляемых взрывных устройств. Устройство состоит из обзорного нелинейного локатора, который на большой дальности обнаруживает и измеряет координаты управляемых взрывных устройств (УВУ). Дальность обнаружения обеспечивается за счет резонансного возбуждения объектов поиска и использования параметрических эффектов, которые возникают в нелинейных элементах УВУ при облучении их мощным электромагнитным полем, а измерение их местоположения обеспечивается применением сложных многодиапазонных широкополосных зондирующих сигналов с большой базой для улучшения разрешающей способности по дальности, и реализацией моноимпульсных методов измерения угловых направлений с помощью дискретного набора многодиапазонных приемных антенн (патент РФ №2474839 С1, дата приоритета 07.07.2011, дата публикации 10.02.2013, авторы Ирхин В.И. и Матюгин С Н., RU).
Недостатком известного технического решения является ограниченная область использования из-за отсутствия возможности обнаружения взрывных устройств с механическими взрывателями без полупроводниковых элементов.
Известен метод и аппаратура для детектирования мин и других искусственных объектов на основе измерения разности между излучаемой и принимаемой акустической волной с помощью микрофона, либо радиоволнового приемопередатчика (патент US 6,415,666 В1, дата публикации 09.07.2002).
Также известен метод поиска скрытых в почве объектов с помощью генерации акустических волн и регистрации амплитуды сейсмических колебаний с помощью лазерного виброметра над объектом поиска (патент US 6,081,481, дата публикации 27.06.2000).
Общими недостатками при реализации обоих известных методов являются: большие габариты аппаратуры, применение в качестве регистрирующего устройства лазерных виброметров, подверженных влиянию погодных условий и подстилающей поверхности, а также ограниченная возможность соблюдения мер безопасности по расстоянию от поискового комплекса до объекта поиска.
Известно устройство поиска минных полей, включающее многочастотный источник СВЧ-излучения, детектор для приема сигналов, состоящий из частотно-временного анализатора вейвлет-функций отраженного сигнала, нейрокомпьютер (патент US 7,173,560 В2, дата публикацииОб.02.2007).
Несмотря на высокую получаемую вероятность обнаружения целей, устройство имеет геометрически объемную антенную систему, что не позволяет размещать ее на транспорте-носителе небольших габаритов, в частности на роботизированном малогабаритном аппарате.
В статье Роберта Хоупта и Кенета Рольта (Robert W. Haupt and Kenneth D. Rolt, «Standoff Acoustic Laser Technique to Locate Buried Land Mines» // Lincoln laboratory journal. - 2005. - N.1. - Vol. 15. - P. 3-23), описан способ дистанционного поиска мин на основе локального возбуждения участка почвы ультразвуковой антенной решеткой и измерения вибрации почвы над объектом поиска и вне его лазерным дальномером. Отличие данного метода от известных по патентам US 6,081,481 и US 7,173,560 В2 состоит в использовании ультразвуковой антенной решетки для возбуждения сейсмических волн, вместо локального возбуждения участка почвы мощными звуковыми динамиками. Теоретически это позволяет увеличить расстояние от поисковой машины до объекта поиска, что является одним из требований к безопасности при проведении работ по разминированию. Однако использование ультразвуковой антенной решетки для возбуждения сейсмических волн видится малоприменимым с практической точки зрения, поскольку КПД преобразования ультразвуковой волны в сейсмическую на расстоянии крайне мал.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для реализации способа поиска объектов искусственного происхождения в земле, основанного на возбуждении объекта поиска на частоте его механического резонанса сейсмоакустическим сигналом и одновременном облучении радиолокационным сигналом с регистрацией отраженного эхо-сигнала цели. Устройство для поиска объектов искусственного происхождения в земле содержит радар с передатчиком и приемником, коммутируемую приемопередающую антенну, последовательно соединенные запоминающее устройство, микроконтроллер и ЭВМ, а также генератор СВЧ, блок измерения расстояния от поисковой установки до объекта поиска, генератор опорного акустического сигнала, источник сейсмоакустического сигнала, воздействующий на опорную плиту (патент RU 2390801, дата приоритета 16.12.2008, дата публикации 27.05.2010, автор Шайдуров Г.Я., RU, прототип).
Недостатком прототипа является повышенная вероятность пропуска объекта поиска из-за достаточно широкого пятна диаграммы направленности радиолокатора на поверхности земли по сравнению с размером искомого объекта, и, следовательно, возможность подрыва поисковой установки в процессе движения.
Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является повышение безопасности движения транспорта-носителя, снижение вероятности пропуска объекта поиска и обеспечение возможности обнаружения и классификации целей на дистанции до 30 м.
Для решения технической проблемы предложено устройство для поиска мин и минных полей, используемое при реализации способов поиска скрытых объектов в земле, основанных на возбуждении сейсмоакустических и зондирующих радиолокационных сигналов, включающее генератор сейсмоакустического сигнала, установленный на опорную плиту, и радиолокатор, содержащий передатчик и приемник, связанные с системой управления. Новым, согласно изобретению, является то, что устройство содержит базовое транспортное средство, в котором расположены компьютеризированные пульты управления, оснащенные управляющими пультами и дисплеями наблюдения. На крыше транспортного средства установлена передающая антенна. За пределы транспортного средства вынесены дистанционно управляемые малогабаритные самодвижущиеся носители поисковых элементов, соединенные с компьютеризированными пультами управления кабельными либо радиоканальными линиями передачи оперативных данных по разведке подстилающей поверхности. При этом самодвижущиеся носители поисковых элементов представляют собой группу приемников, каждый из которых снабжен антенной системой в виде поперечной рамы с установленными на ней радиолокационными датчиками считывания механических вибраций почвы и радиоволновыми датчиками определения проводимости и диэлектрической проницаемости грунта. Кроме того, генератор сейсмоакустического сигнала совместно с опорной плитой смонтирован в буксируемых санях.
Согласно изобретению, каждый самодвижущийся носитель поисковых элементов соединен каналом передачи информации со своим индивидуальным оператором, отслеживающим с помощью компьютеризированного дисплея результаты работы носителя поисковых элементов и управляющим средством уничтожения обнаруженной мины.
На чертеже схематично представлено заявляемое устройство для поиска мин и минных полей, общий вид.
Заявляемое устройство содержит базовое транспортное средство 1, генератор сейсмоакустического сигнала 2, смонтированный совместно с опорной плитой в буксируемых санях (условно не показано). Для находящихся внутри базового транспортного средства операторов 3 оборудованы компьютеризированные пульты 4. При этом аппаратура управления сопряжена с самодвижущимися носителями поисковых элементов 5, находящимися за пределами базового транспортного средства и дистанционно управляемыми либо по радиоканалу 6, либо с помощью кабельной линии управления 7. Самодвижущиеся носители поисковых элементов 5 образуют группу приемников, каждый из которых снабжен антенной системой в виде поперечной рамы с установленным на ней комплексом из радиолокационных датчиков считывания механических вибраций почвы 8 и радиоволновых датчиков определения проводимости и диэлектрической проницаемости грунта 9. На крыше базового транспортного средства расположена передающая антенна 10. На чертеже также схематично показано распространение сейсмической волны 11 в сторону заглубленного объекта поиска 12.
Комплексное применение радиоволновых датчиков 9 совместно с радиолокационными 8 повышает вероятность правильного обнаружения объектов поиска и снижает уровень ложных тревог.
Устройство работает следующим образом. Перед началом работы с помощью гидравлических приводов устанавливается сейсмоакустический генератор 2 на поверхность Земли. Операторы 3 с помощью дистанционного управления, осуществляемого с компьютеризированных пультов управления 4, посредством радиоканала 6 либо проводной линии передачи данных и управления 7 размещают самодвижущиеся носители поисковых элементов 5 на площади поиска. При прохождении самодвижущихся носителей поисковых элементов 5 по площади поиска приемник 8 фиксирует возбужденные сейсмоакустическим генератором 2 вибрации почвы и выделяет резонансные частоты объекта поиска 12. Для повышения надежности работы устройства в определении объекта и снижения вероятности ложных тревог в дополнение к радиолокационному виброметру используются датчики комплексной проницаемости 9, применяемые в традиционных радиоволновых миноискателях. При получении положительной информации о наличии объекта поиска одновременно с двух поисковых датчиков, т.е. приемников 8 и радиоволновых датчиков 9, оператор дает команду (либо это делается автоматически) на маркирование положения объекта.
Заявленное устройство наиболее целесообразно использовать на открытых для прохождения самодвижущихся носителей поисковых элементов 5 площадях типа сельскохозяйственных угодий, дорог, широких улиц с маркировкой опасных точек и дистанционным уничтожением с базового транспортного средства.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в повышении безопасности движения транспорта-носителя, в снижении вероятности пропуска объекта поиска и в обеспечении возможности обнаружения и классификации целей на дистанции до 30 м.