СЕЙСМИЧЕСКИЙ НЕКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ОБНАРУЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА
SEISMIC NON-CONTACT HUMAN DETECTOR

Изобретение относится к сейсмическим неконтактным датчикам обнаружения, применяемым для обнаружения движущегося человека или группы людей (сфера применения - охранные системы, средства инженерного вооружения и др.).
Из уровня техники известны схожие технические решения.
Алгоритм распознавания проникновения нарушителя в охраняемый периметр (заявка RU 2000133137 А, 28.12.2000) построен по схеме: сейсмический датчик, предусилитель, полосовой фильтр, усилитель, пороговое устройство, блок цифровой обработки. Блок цифровой обработки выделяет максимальное значение амплитуд принятых сигналов, сравнивает их в каждые промежутки времени и, в случае совпадения частоты повторения с частотой повторения сигналов, создаваемых человеком (60-120 шагов/мин) принимает решение об обнаружении человека.
Данное устройство не обладает требуемым уровнем помехозащищенности при воздействии сейсмических сигналов, источником которых является передвигающаяся наземная техника, также устройство обладает неравномерными рабочими характеристиками в зависимости от вида движения (шаг, бег) и типа обнаруживаемого объекта (человек, группа людей).
Сейсмический энергетический обнаружитель сигналов (патент RU 2236026 С1, 19.06.2003). Сущность изобретения заключается в том, что сигнал после фильтрации и усиления поступает на первое пороговое устройство и на вход линии задержки (время задержки 0,5 с), исходя из предположения, что человек за это время делает хотя бы один шаг. С выхода линии задержки сигнал поступает на вход второго порогового устройства. С выходов обоих пороговых устройств сигналы поступают на вход схемы принятия решения. Схема принятия решения контролирует выходы обоих пороговых устройств, на которые одновременно поступают сигналы двух соединенных выборок, следующих друг за другом длительностью по 0,5 с.
Данное устройство не помехоустойчиво к одиночным сейсмическим импульсным воздействиям. Кроме того, не представляется возможным обнаружение человека, движущимся быстрым шагом, бегом или ползком, так как сигнал повторяется чаще, чем 0.5 с.
Техническое решение, взятое за прототип (патент RU 2623403 С2, 16.12.2015) относится к сейсмическим противопехотным неконтактным взрывательным устройствам, применяемых в инженерных боеприпасах при устройстве мино-взрывных заграждений. Данное техническое решение направлено на повышение помехоустойчивости от различного вида сейсмических помех техногенного и естественного происхождения и локализацию зоны обнаружения для эффективного поражения живой силы противника. Противопехотное неконтактное взрывательное устройство содержит преобразователь сейсмического сигнала в электрический, предусилитель, полосовой фильтр, усилитель, выпрямитель-интегратор, автоматический регулятор усиления, аналого-цифровой преобразователь в виде трехуровневого порогового устройства, классификатор шага движущегося человека, счетчик количества шагов в зоне обнаружения, временное устройство, определяющее время, в течение которого осуществляется обработка сейсмических сигналов, и исполнительное устройство. Классификатор шага человека содержит схему контроля скорости нарастающей огибающей сейсмического сигнала шага человека, схему контроля длительности шага и схему контроля длительности паузы между двумя соседними выборками сигналов шага.
Данное устройство обладает недостаточной помехозащищенностью в условиях воздействия интенсивных осадков в виде дождя и града.
Задача предполагаемого изобретения - создание неконтактного датчика обнаружения, лишенного вышеуказанных недостатков. Технический результат - повышение помехоустойчивости сейсмического неконтактного датчика обнаружения человека от сейсмических помех различного происхождения при повышении показателей надежности обнаружения движущегося человека.
Задача решается следующим образом. Сейсмический неконтактный датчик обнаружения человека содержит последовательно соединенные сейсмоприемник, предусилитель, полосовой фильтр, усилитель, выпрямитель-интегратор, первое пороговое устройство, классификатор шага, логический элемент «ИЛИ», счетчик и исполнительное устройство, при этом второй вход счетчика соединен со вторым выходом классификатора шага и входом временного устройства, выход временного устройства соединен со вторым входом логического элемента «ИЛИ», а первое пороговое устройство содержит дополнительный выход, который соединен с входом схемы автоматической регулировки усиления, выход которой соединен со вторым входом усилителя. Выход выпрямителя-интегратора соединен с входом дифференциатора и входом первого пикового детектора, при этом выход дифференциатора соединен со входом второго пикового детектора, а выход первого пикового детектора и выход второго пикового детектора соединены со входами блока вычисления отношения, кроме того к выходу блока вычисления отношения последовательно подключены второе пороговое устройство, логический элемент «исключающее ИЛИ» и логический элемент «И», при этом логический элемент «И» внедрен в соединение второго выхода классификатора шага со вторым входом счетчика и входом временного устройства.
Предполагаемое изобретение повышает помехоустойчивость сейсмического неконтактного датчика обнаружения человека при функционировании в условии наличия естественных помех в виде осадков при сохранении локализации зоны обнаружения для поражения живой силы противника. Структурная схема сейсмического неконтактного датчика обнаружения человека представлена на фигуре 1. Сейсмоприемник 1 производит преобразование механического сигнала в электрический, выходной сигнал сейсмоприемника 1 поступает на вход предусилителя 2, предназначенного для согласования динамического диапазона сигнала. Входным сигналом полосового фильтра 3 является выходной сигнал предусилителя 2, фильтрация производится в диапазоне 50-110 Гц. Выходной сигнал полосового фильтра 3 поступает на вход усилителя 4, выходной сигнал которого поступает на вход выпрямителя-интегратора 5. Далее выходной сигнал выпрямителя-интегратора 5 в виде огибающей сигнала поступает на вход первого порогового устройства 6, выходной сигнал которого поступает на вход классификатора шага 14. Выходной сигнал превышения нижнего порога первого порогового устройства 6 поступает на вход схемы автоматической регулировки усиления 7, выходной сигнал которой поступает на вход усилителя 4. Выходной сигнал выпрямителя-интегратора поступает на вход дифференциатора 8 и вход первого пикового детектора 9. Выходной сигнал дифференциатора 8 поступает на вход первого пикового детектора 10. На входы блока вычисления отношения 11 поступают выходные сигналы первого и второго пиковых детекторов 9 и 10, таким образом, осуществляется вычисление отношения максимума сигнала огибающей к максимуму его первой производной. Выходной сигнал блока вычисления отношения 11 поступает на вход второго порогового устройства 12. Выходные сигналы второго порогового устройства 12 поступают на вход логического элемента «исключающее ИЛИ» 13. Выходные сигналы первого порогового устройства 6 поступают на вход классификатора шага 14. Выходные сигналы классификатора шага 14 и логического элемента «исключающее ИЛИ» 13 включены по схеме «И» 15. Выходной сигнал логического элемента «И» 15 поступает на вход счетчика 16 и на вход временного устройства 17. Счетчик предназначен для отсчета количества шагов в течении 5 с, определяемых временным устройством 17. Выходные сигналы временного устройства 17 и классификатора шага 14 через логический элемента «ИЛИ» 18 поступают на вход счетчика 16, обеспечивающие его сброс в начальное положение по истечении 5 с или по сигналу классификатора шага в случае не соответствия временным диапазонам параметров шага.