Комбинированное сейсмо-акустическое средство обнаружения

Полезная модель относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам тревожной сигнализации, предназначенным для обнаружения нарушителя, проникающего через зону обнаружения и вызвавшего срабатывание средства тревожной сигнализации по факту обнаружения характерных акустических шумов и механических колебаний грунта при движении нарушителя.
Известны «Система и способ для связывания сейсмического датчика с грунтом», описанные в патенте RU №2662048, МПК G01V 1/16, G01V 1/38, опубл. 2018 г., выбранном в качестве прототипа. Система содержит сенсорное устройство, включающее в себя верхнюю и нижнюю секции съемно прикрепленные друг к другу посредством соединительного разъема. При этом, верхняя секция содержит: систему позиционирования, систему беспроводной связи, механизм управления полетом, систему электропитания и систему обработки данных, а нижняя секция содержит сейсмический датчик и связывающие материалы. Система и способ обеспечивают дистанционное позиционирование сенсорного устройства и повышение точности регистрации сейсмических данных за счет более тесного контакта сейсмического датчика с грунтом при сейсморазведочных работах.
Сходными существенными признаками системы и способа для связывания сейсмического датчика с грунтом, описанного в патенте, с заявляемым техническим решением, являются наличие чувствительного элемента в виде сейсмического датчика, системы обработки данных, системы беспроводной связи, системы электропитания и возможности дистанционного позиционирования сенсорного устройства с сейсмическим датчиком.
Недостатком системы и способа для связывания сейсмического датчика с грунтом является невозможность создания (в том числе и малозаметного) близкорасположенных от объекта охраны рубежей охраны и предупреждения о внешних угрозах в виде приближающего человека, животного или транспортного средства в условиях ограниченных и замкнутых пространств, так как система и способ предназначены для геофизических измерений при сейсморазведочных работах. При этом конструкция сенсорного устройства системы громоздка, что наряду со средствами и способом доставки не обеспечивают малозаметного создания близкорасположенных от объекта охраны замаскированных рубежей охраны, особенно в труднодоступных и замкнутых пространствах, в том числе с использованием вертикальных поверхностей.
Целью настоящей полезной модели является обеспечение охраны и предупреждения объекта охраны-человека о сторонних объектах-потенциальных носителях скрытых угроз с помощью комбинированного сейсмо-акустического средства обнаружения путем оперативного, малозаметного, дистанционного создания близкорасположенных от объекта охраны замаскированных рубежей охраны.
Поставленная цель достигается тем, что комбинированное сейсмо-акустическое средство обнаружения, содержит блок электронный, в состав которого входят сейсмический датчик, система обработки данных, система беспроводной связи, система электропитания. Средство обнаружения конструктивно выполнено в виде стрелы со сменными наконечниками и с возможностью дистанционного размещения его методом метания, а также дополнительно снабжено акустическим датчиком и средством информирования объекта охраны-человека об обнаруженных угрозах, размещенными в верхней части стрелы, при этом система обработки данных выполнена с возможностью формирования сигнала угрозы, как в режимах отдельного анализа либо сейсмических, либо акустических сигналов, так и режиме совместного синхронного анализа сейсмических и акустических сигналов.
На чертеже изображено комбинированное сейсмо-акустическое средство обнаружения, которое состоит из: цилиндрического корпуса 1, сменного наконечника 2, сейсмического датчика 3, блока электронного (БЭ) 4, внутри которого размещены система обработки данных, система беспроводной связи и система электропитания (на чертеже не показаны); трубки 5, акустического датчика 6 и средства информирования 7. Сейсмический датчик 3 и БЭ 4 расположены внутри корпуса 1. Акустический датчик 6 и средство информирования 7 расположены в верхней части трубки 5, в которой проделаны отверстия (прорези) для обеспечения функционирования акустического датчика 6 и средства информирования 7.
В качестве сейсмического датчика 3 может быть применен пьезодатчик, геофон или микроэлектромеханический чувствительный элемент, выполненный по МЭМС-технологии.
Системой обработки данных, на основе предварительно снятых и внесенных в ее память тестовых сигналов, анализируются подающиеся на нее сигналы с сейсмического датчика 3 и акустического датчика 6. В зависимости от выбранного объектом охраны-человеком режима работы системы обработки данных, определение возможной угрозы в виде приближающего человека, животного или транспортного средства и формирование сигнала угрозы, осуществляется системой в одном из трех режимов: в режиме комплексного анализа сейсмических и акустических сигналов, в режиме отдельного анализа сейсмических сигналов и в режиме отдельного анализа акустических сигналов. Сформированный сигнал угрозы с помощью системы беспроводной связи передается на пульт контроля объекта охраны-человека. Также, в зависимости от выбранного режима работы комбинированного сейсмо-акустического средства обнаружения, средством информирования 7 осуществляется информирование, как объекта охраны-человека, так и объекта вторжения о проникновении в охраняемую (опасную) зону. В качестве средства информирования 7 могут быть применены устройства звукового или светового воздействия.
Работа заявленного технического решения осуществляется следующим образом.
Комбинированное сейсмо-акустическое средство обнаружения в основном предназначено для оперативного, малозаметного, дистанционного создания близкорасположенных от объекта охраны замаскированных рубежей охраны, в том числе с использованием вертикальных поверхностей, в условиях невозможности непосредственного размещения их на необходимых рубежах для исключения возможного поражения человека летальными средствами в условиях боевых действий, а также демаскировки рубежей охраны.
Объект охраны-человек, передвигаясь по местности, может осуществлять контроль за собственной безопасностью, в местах временной дислокации, путем обнаружения сторонних объектов-потенциальных носителей скрытых угроз, которыми могут быть приближающиеся: человек, животное или транспортное средство. Для этого объект охраны - человек в месте дислокации должен определить направление и рабочие дистанции до создаваемых рубежей охраны. Затем он должен извлечь из транспортного контейнера необходимое количество комбинированных сейсмо-акустических средств обнаружения и инициализировать их путем перевода их в режим охраны. Определив направление и рабочие дистанции до создаваемого рубежа охраны объект охраны-человек должен дистанционно (по возможности незаметно), методом заброса разместить маскируемые сейсмические средства обнаружения на необходимых местах, предварительно установив сменный наконечник 2, обеспечивающий оптимальный контакт с грунтами или иными поверхностями на выбранном рубеже охраны. В качестве иных поверхностей могут использоваться стены строений, деревья и т.п. Заброс осуществляется с помощью метательных средств, например, с помощью арбалета, лука и других подобных средств.
Скорость заброса и распределение масс в конструкции комбинированного сейсмо-акустического средства обнаружения обеспечивают достаточную глубину вхождения сменного наконечника 2 в грунт или иную поверхность для хорошего контакта между сейсмическим датчиком 3 и грунтом. Наружные поверхности комбинированного сейсмо-акустического средства обнаружения имеют окраску, обеспечивающую маскировочный эффект на окружающей местности. После приготовлений комбинированное сейсмо-акустическое средство обнаружения готово к регистрации сейсмических и акустических данных и предупреждению при обнаружении сторонних объектов-потенциальных носителях скрытых угроз, приближающихся к замаскированному рубежу охраны.
Системой обработки данных, на основе предварительно снятых и внесенных в ее память тестовых сигналов, анализируются подающиеся на нее сигналы с сейсмического датчика 3 и акустического датчика 6, определяются возможные угрозы в виде приближающего человека, животного или транспортного средства и формируется сигнал угрозы, который с помощью системы беспроводной связи передается на пульт контроля объекта охраны-человека. В режиме охраны комбинированное сейсмо-акустическое средство обнаружения работает автономно без участия объекта охраны-человека. Также, в определенных обстоятельствах, в зависимости от окружающей обстановки и выбранного режима работы, комбинированное сейсмо-акустическое средство обнаружения используется в качестве барьерного средства предупреждения приближающемуся объекту о его вторжении в охраняемую (опасную) зону с помощью средства информирования 7. При этом в качестве средства информирования 7 могут быть применены устройства звукового или светового воздействия.
В режиме комплексного анализа сейсмических и акустических сигналов системой обработки данных могут быть использованы корреляционные методы обработки акустических и сейсмических сигналов по аналогии метода, изложенного в патенте US №4630246, или частотно-временные методы обработки с учетом временного запаздывания сейсмического сигнала по отношению к акустическому сигналу (патент US №5054006). Использование комбинации двух физических принципов обнаружения позволяет обеспечить достаточную помехоустойчивость средства обнаружения от природных и техногенных помех. Необходимо отметить, что система обработки данных является адаптивным инструментом, так как в режиме комплексного анализа, с помощью заданной зависимости, заранее введенной в его память, может автоматически переходить в режимы отдельного анализа либо сейсмических сигналов, либо акустических сигналов в случаях превышения их заданных максимальных пороговых величин и таким образом адаптируясь к внезапно изменяющимся окружающим условиям эксплуатации.
В качестве одного из примеров, иллюстрирующего актуальность адаптивной функции системы обработки данных, можно привести ситуацию, когда комбинированное сейсмо-акустическое средство обнаружения используется по назначению объектом охраны - человеком в районах аэропортов, прохождения трасс пролета летательных аппаратов на траектории взлета-посадки, когда звуковое давление существенно превышает заданные максимальные пороговые величины акустических сигналов. При этом, система обработки данных, изначально находящаяся в режиме комплексного, синхронного анализа сейсмических и акустических сигналов, адаптирует свою работу и автоматически переходит в режим анализа только сейсмических сигналов. После пролета летательного аппарата и снижения звукового давления ниже максимальных пороговых величин, система обработки данных автоматически восстанавливает свою работу в режиме комплексного, синхронного анализа сейсмических и акустических сигналов.
Следует отметить, что возможность выбора объектом охраны - человеком режима работы комбинированного сейсмо-акустического средство обнаружения в режиме отдельного анализа сейсмических сигналов или в режиме отдельного анализа акустических сигналов позволяет обеспечивать его охрану и предупреждение об обнаружении сторонних объектов-потенциальных носителях скрытых угроз в специфических условиях окружающей среды. К таким специфическим условиям можно отнести, например, песчаную пустыню или болотистую местность, в которых целесообразнее изначально применить режим отдельного анализа акустических сигналов, так как значения сейсмических сигналов, приближающихся сторонних объектов - потенциальных носителей скрытых угроз, могут быть сопоставимы с фоновыми значениями в этих подвижно-аморфных средах.
Также следует отметить, что возможность заброса (размещения) комбинированного сейсмо-акустического средства обнаружения с использованием метательных средств, таких как, арбалет, лук позволяет создавать замаскированные рубежи охраны объектов, в том числе и в условиях замкнутых пространств на вертикальных поверхностях, например, стенах строений, деревьях и других объектах. Данная возможность особенно актуальна, например, при позиционном противостоянии в обстановке боевых действий в городских условиях (здания, коммуникации и другие объекты), или в лесистой местности, или при проведении специальных операций.
При реализации заявленного комбинированного сейсмо-акустического средства обнаружения с использованием перечисленных признаков, будет достигаться обеспечение охраны и предупреждения объекта охраны - человека о сторонних объектах-потенциальных носителях скрытых угроз с помощью комбинированного сейсмо-акустического средства обнаружения путем оперативного, малозаметного, дистанционного создания близкорасположенных от объекта охраны замаскированных рубежей охраны.