СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛНОВЫМИ СИГНАЛАМИ НА ОПАСНЫЙ ОБЪЕКТ ДАННОГО ТИПА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR REMOTE EXPOSURE OF HAZARDOUS OBJECT OF GIVEN TYPE TO WAVE SIGNALS AND APPARATUS FOR REALISING SAID METHOD

Область техники
Изобретение предназначено для пресечения опасных действий различных объектов, например людей, нарушающих законодательство, животных или птиц, зараженных опасным вирусом, опасных насекомых, а также для вывода из строя живой силы и боевой техники противника и относится преимущественно к охранным системам, и системам вооружении.
Предшествующий уровень техники
Известен способ и устройство для отпугивания преступника от объекта (патент РФ №2084018, 6 G08B 15/00, дата приоритета 06.09.93), в котором в качестве устройства воздействия на преступника используют устройство, излучающее СВЧ сигналы.
За счет использования в качестве генератора излучения СВЧ электронного устройства, запуск которого производится от электронного устройства охранной сигнализации, удается повысить эффективность отпугивания преступника от объекта.
При воздействии СВЧ сигнала за непродолжительное время происходит нагревание тела человека. Это вызывает болевые ощущения, панику, эффективно отпугивает и обращает преступника в бегство от охраняемого объекта.
Генератор может быть выполнен с регулированием мощности для изменения уровня воздействия СВЧ поля на преступника.
Недостаток этого способа и устройства заключается в том, что уровень воздействия СВЧ сигнала может быть не адекватен той задаче, которую решает это изобретение.
Например, человек, не зная, где находится СВЧ излучатель, может оказаться вблизи от излучателя - в зоне чрезмерно высокого уровня сигнала и получить серьезные травмы (ожоги, в том числе органов зрения) или погибнуть.
Известно устройство для охраны ценного предмета или объекта от внешнего несанкционированного вторжения злоумышленника или злоумышленников с использованием воздействия на них мощного излучения сигналами различной физической природы посредством использования различных по своей конструкции генераторов и излучателей сигналов (US 6204762 В1, кл. G08B 15/00; G08B 013/00, опубл. 20.03.2001).
В качестве генераторов могут быть использованы звуковые, СВЧ, лазерные, рентгеновские генераторы с соответствующими излучателями и различные их комбинации.
В изобретении приводится описание нескольких возможных вариантов выполнения систем для охраны помещения или ценного объекта.
Оранная система содержит первые и вторые датчики, которые предназначены для регистрации факта проникновения в охраняемое помещение постороннего человека и измерения уровня излучения в различных точках помещения. Информация с этих датчиков поступает на ЭВМ и дисплей экрана оператора.
За счет использования датчиков и ЭВМ оператор своевременно получает информацию о появлении в охраняемом помещении постороннего лица или лиц и формирует в ручном режиме сигналы, которые отпугивают злоумышленника или поражают его.
С помощью видеокамеры оператор наблюдает за действиями человека во время его облучения и при необходимости облучает его более сильным сигналом, если тот не реагирует на слабый сигнал.
Облучение постороннего человека может осуществляться и в автоматическом режиме. В этом варианте реализации охранной системы происходит автоматическое увеличение мощности генератора сигнала по мере продвижения постороннего человека к охраняемому объекту или ценному предмету за счет постепенного срабатывания первых датчиков, расположенных на разном удалении от охраняемого объекта.
При ручном регулировании мощности генерируемого сигнала идентификацию человека как постороннего лица или преступника осуществляет оператор с помощью монитора, на котором отображается сигнал с видеокамеры, установленной вблизи от охраняемого объекта или предмета.
В автоматическом варианте идентификация человека как злоумышленника не осуществляется.
Таким образом, алгоритм действий при реализации способа охраны объекта, описанного в патенте US 6204762 В1, предполагает защиту помещения за счет постепенного увеличения мощности генерируемого сигнала или комбинации генерируемых сигналов, что существенно замедляет процесс облучения, например, особо опасного преступника, и для решения ряда прикладных задач военной тематики не подходит. Поскольку способ предполагает предварительную установку в помещении или вокруг него разнообразных датчиков и линий связи для передачи сигналов с датчиков в пункт охраны на ЭВМ оператора и их тщательную маскировку.
В ряде прикладных задач такие предварительные действия физически не реализуемы.
Например, такой способ не подходит для разгона с улиц агрессивных болельщиков, хулиганов, экстремистов, а также противодействия террористам, солдатам противника или когда опасными объектами являются зараженные опасными вирусами животные, птицы, опасные насекомые, которые могут находиться в различных заранее неизвестных местах на различном удалении от генератора и излучателя сигналов.
Известно устройство защиты объекта (патент РФ №2326444 С2, опубл. 10.06.2008).
Это устройство содержит, по крайней мере, один датчик охранной сигнализации, который регистрирует появление соответствующих сигналов при приближении к охраняемому объекту субъекта или объекта, по крайней мере, один генератор с излучателем, предназначенные для отпугивания или поражения обнаруженного объекта или субъекта. Электронное устройство охранной сигнализации выполняют с возможностью распознавания сигнала свой-чужой после включения, по крайней мере, хотя бы одного датчика охранной сигнализации. Делается это посредством беспроводного обмена кодированными сигналами между стационарными узлами системы свой-чужой электронного устройства охранной сигнализации и мобильными узлами его системы свой-чужой.
Согласно изобретению на охраняемом объекте сформированы локальные зоны, каждая из которых образована установленным в пространстве объекта, по крайней мере, одним генератором с излучателем, предназначенными для отпугивания или поражения обнаруженного объекта или субъекта, по крайней мере, одним датчиком охранной сигнализации, и стационарными узлами системы свой-чужой для распространения сигнала запроса свой-чужой.
Электронное устройство охранной сигнализации содержит ЭВМ с соответствующим программным обеспечением, позволяющим циклически формировать процесс анализа сигналов, поступающих с датчиков охранной сигнализации, сигналы системы свой-чужой. А также формировать сигнал запуска генератора с излучателем для поражения обнаруженного объекта или субъекта в той зоне, где объект или субъект зарегистрирован и определен как чужой системой свой-чужой.
Недостатком изобретения является сложность конструкции и необходимость оборудования охраняемого объекта большим числом датчиков и генераторов сигналов с излучателями, что не реализуемо во многих прикладных задачах.
Общеизвестны способы поражения живой силы и техники противника с использованием различных видов огнестрельного оружия, снарядов, ракет, мин.
Общим, что объединяет эти способы, является то, что эффект поражения противника достигают за счет осуществления действии по доставке из одной точки пространства и времени в другую точку некоторого материального объекта - поражающего элемента. Например, пули, снаряда, мины, бомбы, торпеды и так далее.
Недостатком всех известных способов поражения противника является то, что доставка поражающего элемента осуществляется с относительно небольшой скоростью, позволяющей противнику укрыться в убежище или предпринять действия по перехвату и уничтожению поражающего элемента во время его подлета к позициям противника.
Известен способ ввода информации о дальности до цели в баллистический вычислитель системы управления снарядами и устройство для его реализации (RU 2178141 С2).
Изобретение используется в противотанковых, зенитных и космических ракетных комплексах.
Предварительно измеряют дальность до цели дальномером в ограниченном диапазоне дальностей. Устанавливают одно регулируемое значение дальности, преобразовывают его в граничные значения диапазона измеряемых дальностей. После измерения дальности до цели дальномером вводят в вычислитель, либо измеренное значение, если оно удовлетворяет условиям задачи встречи снаряда с целью, либо установленное, если измеренное значение условиям задачи не удовлетворяет.
Границы диапазона измеряемых дальностей выбирают в зависимости от установленного значения дальности по законам, определяемым исходя из типа цели и типа снаряда.
С использованием способа удается уменьшить вероятность промаха снаряда из-за неточных показаний дальномера, который может выдать ложные значения о дальности до цели из-за различных помех и ложных целей.
Недостатком изобретения можно считать то, что доставка поражающего элемента (снаряда) осуществляется с относительно небольшой скоростью, по расчетной баллистической кривой, позволяющей противнику предпринять действия по перехвату и уничтожению поражающего элемента во время его подлета к позициям противника или увернуться от подлетающего снаряда или ракеты, осуществив, например противоракетный маневр.
Раскрытие изобретения
Задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности пресечения нежелательных действий со стороны опасных объектов, например опасных для общества людей, зараженных вирусом птиц, животных, насекомых, повышение эффективности уничтожения или вывода из строя боевой техники противника или поражающих элементов систем вооружений противника.
Технический результат, который может быть получен, - экономное использование энергии при формировании сигналов, предназначенных для облучения опасных объектов различного типа, облучение большего числа опасных объектов. А также точная регулировка плотности потока мощности сигнала при облучении одного или нескольких опасных объектов, в том числе и объектов различного типа, для пресечения опасных действий которых требуются различные значения плотности потока мощности сигнала в соответствии с их текущей удаленностью от излучателя сигнал, физическими или биологическими особенностями этих объектов.
Дополнительный технический результат - минимизация степени облучения других субъектов или объектов, находящихся вблизи опасного объекта или объектов, повышение мобильности устройства, предназначенного для дистанционного воздействия волновыми сигналами на опасный объект.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата осуществляют способ дистанционного воздействия на опасный объект, заключающийся в поиске и идентификации опасного объекта, задании режима работы, по крайней мере, одного генератора и связанного с ним излучателя путем задания мощности и длительности генерируемых сигналов с использованием ЭВМ, к первому, по крайней мере, одному выходу которой подключен управляющий вход, по крайней мере, одного генератора сигнала, в запуске генератора с излучателем в работу, генерации и излучении сигнала до места нахождения опасного объекта, облучении опасного объекта для предотвращения его опасных действий.
Согласно изобретению на первый вход ЭВМ подают данные о расстоянии, которое пройдет сигнал от излучателя сигнала до опасного объекта с использованием устройства, предназначенного для ввода в ЭВМ данных о расстоянии, которое пройдет сигнал от излучателя сигнала до опасного объекта, вводят в ЭВМ данные о длительности сигнала и плотности потока мощности сигнала, которым должен быть облучен опасный объект, при этом программное обеспечение ЭВМ выполняют с возможностью расчета мощности генератора, необходимой для обеспечения в месте нахождения опасного объекта введенное в ЭВМ значение плотности потока мощности сигнала с учетом введенных в ЭВМ данных о расстоянии, которое пройдет сигнал от излучателя сигнала до опасного объекта, например, расчет мощности генератора в ЭВМ производят по формуле:
2
Р=К×R×П,
где,
R - расстояние, которое пройдет сигнал от излучателя сигнала до опасного объекта,
П - введенное в ЭВМ значение плотности потока мощности сигнала, необходимого для облучения опасного объекта,
К - коэффициент пропорциональности.
Возможны варианты реализации изобретения такие, что:
- программное обеспечение ЭВМ выполняют с возможностью сравнения рассчитанной на ЭВМ мощности генератора с максимально возможным для этого генератора значением мощности сигнала, если рассчитанное на ЭВМ значение мощности генератора меньше или равно значению максимально возможной мощности генератора, то включают в работу генератор и связанный с ним излучатель и производят облучение опасного объекта с рассчитанной на ЭВМ мощностью генератора, если рассчитанное на ЭВМ значение мощности генератора больше значения максимально возможной мощности генератора сигнала, то генератор не включают.
- программное обеспечение ЭВМ выполняют с возможностью сравнения рассчитанной на ЭВМ мощности генератора с максимально возможным для этого генератора значением мощности сигнала, если рассчитанное на ЭВМ значение мощности генератора меньше или равно значению максимально возможной мощности генератора, то включают в работу генератор и связанный с ним излучатель и производят облучение опасного объекта с рассчитанной на ЭВМ мощностью, если рассчитанное на ЭВМ значение мощности генератора больше значения максимально возможной мощности генератора сигнала, то осуществляют генерацию сигнала с максимально возможной мощностью, но при этом длительность излучаемого сигнала увеличивают, например, прямо пропорционально отношению значения расчетной мощности к максимально возможному для этого генератора значению мощности сигнала.
- для поиска опасного объекта используют, по крайней мере, одну видеокамеру и/или инфракрасную камеру, подсоединенную ко второму входу ЭВМ, и дисплей, подсоединенный ко второму выходу ЭВМ, при этом программное обеспечение ЭВМ выполняют с возможностью формирования изображения с видеокамеры на экране дисплея, в качестве устройства для ввода в ЭВМ данных о расстоянии, которое пройдет сигнал от излучателя сигнала до опасного объекта, используют дальномер, установленный вблизи от излучателя сигнала, дальномер и излучатель выполняют с возможностью их наведения на опасный объект, излучатель выполняют узконаправленным для пространственно избирательного воздействия обучаемым сигналом на опасный объект.
- для поиска объекта, его идентификации и облучения используют автоматизированную систему содержащую, по крайней мере, одну видеокамеру и/или инфракрасную камеру, подсоединенную ко второму входу ЭВМ, по крайней мере, одну базу данных, подсоединенную к третьему входу ЭВМ, и содержащую, хотя бы, один визуальный образ опасного объекта, хотя бы, одного типа, и данные о плотности потока мощности и длительности сигнала, необходимого для пресечения опасных действий опасного объекта этого типа, при этом ЭВМ снабжают программным обеспечением, позволяющим в автоматическом режиме осуществлять указанные выше действия с использованием данных, содержащихся в базе данных.
- опасным объектом является человек.
- опасным объектом является животное, насекомое, или птица, например зараженная вирусом гриппа H5-N1.
- опасным объектом является самолет, вертолет, танк, корабль, подводная лодка, спутник, ракета, снаряд, бомба или мина противника.
- в качестве генератора используют СВЧ генератор, и/или лазер, и/или генератор звуковых, и/или ультразвуковых, и/или инфразвуковых колебаний, и/или генератор рентгеновского излучения.
- генератор и излучатель установлены на автомобиле.
- генератор и излучатель установлены на судне.
- генератор и излучатель установлены на воздушном средстве, например на самолете или вертолете.
- генератор и излучатель установлены на спутнике.
- генератор и излучатель установлены в помещении или туннеле.
- при идентификации опасного объекта дополнительно используют систему свой-чужой.
- формируемые в месте нахождения опасного объекта плотность потока мощности и длительность сигнала допускают уничтожение опасного объекта, и способ используется как смертельное оружие.
- формируемые в месте нахождения опасного объекта плотность потока мощности и длительность сигнала не допускают уничтожение опасного объекта, и способ используется как не смертельное оружие.
- требуемый уровень плотности потока мощности сигнала, действующего на опасный объект, формируют в результате отражения излученных излучателем сигналов от отражателя сигналов.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве для дистанционного воздействия на опасный объект, содержащем ЭВМ с программным обеспечением, позволяющим, выбирать различные режимы работы, по крайней мере, одного генератора и связанного с ним излучателя, путем регулирования мощности генератора и длительности формируемого сигнала, а также формировать команду запуска в работу генератора и связанного с ним излучателя в работу и облучать опасный объекта с целью предотвращения его опасных действий.
Согласно изобретению на первый вход ЭВМ подают данные о расстоянии, которое пройдет сигнал от излучателя сигнала до опасного объекта, которые формируют посредством устройства для ввода в ЭВМ данных о расстоянии, которое пройдет сигнал от излучателя сигнала до опасного объекта, вводят в ЭВМ данные о плотности потока мощности сигнала посредством устройства для ввода в ЭВМ данных о плотности потока мощности сигнала, которым должен быть облучен опасный объект, при этом программное обеспечение ЭВМ выполняют с возможностью расчета мощности генератора, необходимой для обеспечения в месте нахождения опасного объекта введенное в ЭВМ значение плотности потока мощности сигнала с учетом введенных в ЭВМ данных о расстоянии, которое пройдет сигнал от излучателя сигнала до опасного объекта, например, расчет мощности генератора в ЭВМ производят по формуле:
2
Р=К×R×П,
где,
R - расстояние, которое пройдет сигнал от излучателя сигнала до опасного объекта,
П - введенное в ЭВМ значение плотности потока мощности сигнала, необходимого для облучения опасного объекта,
К - коэффициент пропорциональности.
Возможны такие варианты выполнения устройства для дистанционного воздействия на опасный объект, что:
- в качестве устройства ввода в ЭВМ данных о расстоянии, которое пройдет сигнал от излучателя сигнала до опасного объекта, используют дальномер, в устройство дополнительно вводят дисплей оператора и видеокамеру и/или инфракрасную камеру, предназначенные для осуществления действий оператора по поиску противника, его идентификации и слежения за его перемещением, видеокамеру и/или инфракрасную камеру подключают ко второму входу ЭВМ, при этом программное обеспечение ЭВМ выполняют с возможностью управления опорно-поворотным устройством, предназначенным для ориентации видеокамеры и/или инфракрасной камеры и дальномера на объект данного типа, видеокамеру и дальномер устанавливают на излучателе или вблизи от него, а ЭВМ выполняют с возможностью управления процессом наведения максимального сигнала излучателя на то место, на которое направлены видеокамера и/или инфракрасная камера и дальномер.
- действия по поиску объекта, его идентификации и облучению осуществляют с использованием автоматизированной системы, содержащей, по крайней мере, одну видеокамеру и/или инфракрасную камеру, подсоединенную ко второму входу ЭВМ, по крайней мере, одну базу данных о визуальном образе опасного объекта, хотя бы одного типа, подсоединенную к третьему входу ЭВМ, и данные о плотности потока мощности и длительности сигнала, необходимого для пресечения опасных действий опасного объекта этого типа, при этом ЭВМ снабжают программным обеспечением, позволяющим в автоматическом режиме осуществлять указанные выше действия.
- его выполняют в виде дубинки полицейского, при этом в качестве генератора с излучателем используют лазер, который выполняют с возможностью генерации прямого или развернутого луча, хотя бы с одной стороны дубинки.
- его выполняют в виде фонарика полицейского, при этом в качестве генератора с излучателем используют лазер, который выполняют с возможностью генерации прямого или развернутого луча, хотя бы с одной стороны фонарика.
Краткое описание чертежей.
Фиг.1 поясняет способ и устройство согласно изобретению.
На Фиг.2 показана схема последовательности действий в способе.
На Фиг.3 показана блок-схема вычислителя устройства.
На фиг.5-7 показаны возможные варианты выполнения устройств.
Лучший вариант осуществления изобретения
Как показал анализ, известные способы дистанционного воздействия на опасный объект, заключающиеся в генерации колебаний различной физической природы (звук, свет, электромагнитные колебания, рентгеновское излучение и т.д.), для предотвращения опасных действий этого объекта можно усовершенствовать.
Для этого в изобретении предлагается формировать уровень сигнала в том месте, где находится опасный объект с учетом его реальной удаленности от излучателя сигнала, типом опасного объекта и в соответствии с заранее установленными, оптимальными параметрами сигнала, которым необходимо облучить опасный объект живой или не живой природы именно этого типа.
Речь идет о широком круге задач, в которых необходимо быстро пресечь опасные действия некоторого объекта. Например, преступника, пытающегося проникнуть на охраняемую территорию или в охраняемое помещение, хулигана, террориста, солдата или иное биологическое существо, например зараженное опасным вирусом животное, птицу, насекомое.
Опасным объектом может быть и техническое средство, которым управляет человек, или полностью автоматизированное техническое устройство, например, робот-солдат.
Таким опасным объектом можно считать, например, самолет, вертолет, танк, корабль, подводную лодку, спутник, ракету, снаряд, бомбу или мину противника.
Особый интерес представляет решение задачи создания мобильных комплексов, систем и устройств для поражения опасных объектов лучевыми сигналами, которые могут находиться в заранее неизвестном месте по отношению к излучателю сигнала. При решении подобных задач важными обстоятельствами являются:
а) экономное использование энергии, необходимой для генерации сигнала, облучающего опасный объект, запасы которой на мобильном устройстве ограничены,
б) возможность быстрого нахождения на незнакомой местности, на воде, в воздухе или космосе опасных объектов,
в) их идентификация,
г) ранжирование их по степени опасности и поражение в определенной последовательности сигналом, интенсивность которого (например, плотность потока мощности сигнала) позволит с высокой вероятностью решить задачу поражения опасного объекта именно этого типа с наперед заданным эффектом (смертельным или не смертельным),
д) оптимизация параметров облучающего сигнала или их комбинации, например оптимизация таких параметров как тип сигнала, частота облучения, мощность, длительность, форма генерируемого сигнала,
е) минимизация побочных эффектов воздействия облучающего сигнала на непричастных лиц, объекты или природу.
Важно отметить, что расстояние от излучателя сигнала до опасного объекта во многих прикладных задачах с использованием мобильных устройств может изменяться в очень широких пределах. Поэтому в рамках настоящего изобретения предлагается способ и устройство для его реализации, которые позволяют повысить эффективность воздействия на опасные объекты различного типа с учетом расстояния, на котором в данный момент времени находится опасный объект от излучателя. А также с учетом ряда других параметров генерируемого сигнала и/или параметров среды его распространения, влияющих на процесс формирования плотности потока мощности облучающего опасный объект сигнала.
При этом предполагается, что для каждого типа опасного объекта, в рамках конкретной постановки задачи, оптимальный уровень плотности потока мощности сигнала определенной физической природы, частота и форма сигнала, а также его длительность заранее определены. И эти параметры, например, прописаны законодательно с учетом потенциальной угрозы действий со стороны опасного объекта конкретного типа.
Для облучения опасного объекта, как уже указывалось, могут использоваться звуковые, ультразвуковые, низкочастотны, СВЧ, лазерные, рентгеновские генераторы и излучатели или различные их комбинации.
Например, если способ используется для охраны частных или производственных помещении, не являющихся особо охраняемыми объектами, например объектами стратегического значения, плотность потока мощности, длительность, частота и форма сигнала может быть законодательно определена так, чтобы воздействие облучающего сигнала не приводило к необратимым травмам или летальному исходу людей, посягающих на эти объекты.
2
Как показали проведенные исследования, в этих случаях, например, могут использоваться электромагнитные колебания на частоте 96 ГГц, а плотность потока мощности СВЧ сигнала в том месте, где находится человек, не должна превышать порядка 2-5 ватт/см.
2
Например, при плотности потока мощности СВЧ колебаний порядка 2 ватт/см на частоте 96 ГГц за несколько секунд тонкий слой кожи человека нагревается до высокой температуры. Человек начинает испытывать сильную боль. Его охватывает паника и он в панике убегает туда, где прекращается эта боль.
При этом, как показали исследования, отрицательных последствий для здоровья человека не наблюдается. Такой сигнал не приводит к травмам людей и может использоваться в системах несмертельного оружия или в охранных системах широкого применения.
Если способ воздействия сигналов предполагается использовать в качестве охранных систем особо важных объектов стратегического назначения или, например, в качестве боевого оружия, рассчитанного на уничтожения живой силы и вывода из строя техники противника, то плотность потока мощности в месте расположения опасного объекта или субъекта должна соответствовать решению этой задачи.
Например, плотность потока мощности в месте расположения солдата, имеющего средства защиты в виде бронежилета, каски, противогаза, очков, наушников и т.д., или особо опасного бандита может быть на порядки выше.
2
Например, для эффективного вывода из строя или уничтожения солдат или техники противника плотность потока энергии СВЧ сигнала может составлять порядка 30-50000 ватт/см. При этом для эффективного поражения живой силы противника частота СВЧ сигнала может быть выбрана ниже, а длительность излучения больше. Например, в диапазоне частот 3-80 ГГц. Поскольку известно, что чем ниже частота СВЧ сигнала, тем глубже он проникает в организм человека и осуществляет нагрев подкожных участков тела человека и поражение жизненно важных органов.
Для вывода из строя радиоэлектронной аппаратуры противника может использоваться импульсное, мощное, направленное излучение на частотах 3-15 ГГц и/или в инфракрасном, и/или оптическом диапазоне волн.
Для эффективного поражения боевой техники противника (бронемашин, танков, самолетов, крылатых ракет, вертолетов, спутников) можно также использовать рентгеновские лазеры. Так как известно, что у рентгеновских лазеров энергия излучения в 100-10000 раз превышает энергию излучения лазеров оптического диапазона.
Энергия таких лазеров способна проникать, в отличие от обычных лазеров, сквозь большие толщи различных материалов, например, через крышу автомобиля, катера, корпус вертолета, самолета или иной техники, блиндажи и иные постройки, использующиеся для укрытия солдат и офицеров на передовой у линии фронта.
В отличие от химических лазеров, поражающих цели когерентными лучами за счет теплового воздействия, рентгеновский лазер поражает цели путем ударного импульсного воздействия, приводящего к испарению материала поверхности цели. Такие лазеры генерирует импульс рентгеновского излучения продолжительностью несколько наносекунд в диапазоне с длиной волны 0,0014 мкм.
Возможность поражения противника импульсом малой длительности является важным параметром для эффективного ведения боевых действий в условиях современных войн, когда бой протекает очень скоротечно, динамично с использованием различных быстролетящих или двигающихся технических средств или поражающих элементов оружия.
Поэтому при разработках современного лучевого оружия целесообразно стремиться по возможности уменьшать длительность генерируемого сигнала.
Однако тут существуют определенные ограничения по возможностям генерации очень короткого по длительности, но мощного сигнала. В связи с чем при решении ряда прикладных задач необходимо использовать специальное устройство - вычислитель, в котором бы мог осуществляться расчет необходимых параметров для оптимального облучения того или иного опасного объекта с учетом его текущей удаленности от излучателя и ряда других параметров.
Для увеличения дальности воздействия сигнала в подобных устройствах и системах желательно применять узконаправленные антенны или излучатели, антенные решетки различной конструкции, а в оптическом или инфракрасном диапазоне волн использовать лазеры.
Излучение лазера можно также использовать, например, для временного ослепления водителей транспортных средств, если они проявляют опасные, неадекватные действия, или ослеплять водителей и пилотов военной техники (танкистов, летчиков, вертолетчиков и т.д.).
На Фиг.1 изображена структурная схема для пояснения одного из возможных вариантов реализации способа согласно изобретению и основные узлы устройства для его реализации, в котором большую часть действий осуществляет оператор - человек.
На Фиг.1 показаны:
n
n
- по крайней мере, один опасный объект 1, опасные действия которого необходимо предотвратить, где n - условный номер опасного объекта 1. Число опасных объектов в общем случае может быть от 1 до N. Эти объекты могут быть как однотипными, так и разного типа;
i
i
i
i
n,i
n
i
i
i
i
- по крайней мере, один генератор 2 и связанный с ним излучатель 3, где i - условный номер генератора 2 и связанного с ним излучателя 3, которые предназначены для излучения сигнала 4  и облучения им опасного объекта 1 с целью недопущения его опасных действий. Число генераторов 2 и связанных с ними излучателей 3 может быть от 1 до I. Это могут быть как однотипные генераторы 2, так и генераторы 2 сигналов различной физической природы (например, генераторы звука, света, электромагнитных вон, рентгеновского излучения и т.д.);
i
i
i
i
i
i
n,i
n,i
- ЭВМ 5, по крайней мере, к одному первому выходу которой подключен управляющий вход, по крайней мере, одного генератора 2 сигнала. Запуск каждого генератора 2 в работу может осуществляться по своему отдельному первому выходу ЭВМ 5 соответствующим сигналом 6 (как показано на Фиг.1). Или запуск генератора 2 может осуществляться посредством единого, общего сигнала запуска 6. В этом случае, на выходе ЭВМ 5 может формироваться единый кодированный сигнал запуска 6 для всех генераторов 2, а каждый генератор 2 может содержать на входе декодер сигнала 6, в котором зашифрована информация о параметрах мощности - P и длительности - T генерируемого сигнала.
m
n,i
n,i
i
n
m
m
n,i
m
i
k
- устройство 7, предназначенное для ввода в ЭВМ 5 данных о расстоянии R, которое пройдет сигнал 4 от излучателя 3 сигнала до опасного объекта 1, где m - условный номер устройства 7. В качестве устройства 7 может использоваться один или несколько дальномеров 7 любой известной конструкции или в качестве это устройства может быть использован радар, или специальный вычислитель расстояния R c использованием собственного микропроцессора или компьютера. Общее число дальномеров может быть от 1 до M. В частном случае, число дальномеров 7 может быть равно числу генераторов 2 (или видеокамер 8, о чем ниже).
m
m
i
n
n,i
Устройство 7 может быть также реализовано виртуально - в виде соответствующей подпрограммы для ЭВМ 5 и соответствующих устройств 7 для ввода данных, необходимых (например, координат мест нахождения излучателя 3 и опасного объекта 1) для расчета на ЭВМ 5 параметра R.
n
n
i
i
n,i
n,i
n,i
i
i
i
n,i
n
Итак, в первом пункте формулы изобретения данного изобретения предлагается способ дистанционного воздействия на, по крайней мере, один опасный объект 1, заключающийся в поиске и идентификации опасного объекта 1, задании режима работы, по крайней мере, одного генератора 2 и связанного с ним излучателя 3 путем задания мощности P и длительности T генерируемых сигналов 4 с использованием ЭВМ 5, по крайней мере, к одному первому выходу которой подключен управляющий вход, по крайней мере, одного генератора 2 сигнала, формировании на первом выходе ЭВМ 5 сигнала запуска 6 генератора 2 с излучателем 3 в работу, генерации и излучении сигнала 4 для предотвращения опасных действий объекта 1.
Перечисленная совокупность существенных признаков используется в прототипе (US 6204762 В1), поскольку в этом изобретении описана охранная система, позволяющая воздействовать на опасные объекты (людей, проникнувших в охраняемое помещение) с помощью одного или нескольких генераторов с излучателями, выполненных с возможностью регулировки мощности и длительности сигнала с использованием ЭВМ.
Мощность Р и длительность Т сигналов в прототипе задает либо оператор охранной системы по собственному усмотрению, либо эти параметры устанавливаются автоматически в соответствии с номером сработавшего датчика присутствия человека в той или иной охранной зоне. Причем мощность Р сигнала генератора и соответственно плотность П потока мощности увеличивается по мере приближения человека к ценному предмету, находящемуся в охраняемом помещении.
Согласно заявленному изобретению по пункту 1 формулы изобретения, процесс задания и формирования параметров облучающих сигналов иной. Он отличается от прототипа тем, что:
n,i
n,i
i
n
m
1) на первый вход ЭВМ 5 подают данные о расстоянии R, которое пройдет сигнал 4 от излучателя 3 сигнала до опасного объекта 1 с использованием устройства 7, предназначенного для осуществления этих действий (Фиг.1);
n,i
n,i
n,i
n
i
n,i
n,i
n,i
i
2) вводят в ЭВМ данные о длительности сигнала T и плотности П потока мощности сигнала 4, которым должен быть облучен опасный объект 1, при этом программное обеспечение ЭВМ 5 выполняют с возможностью расчета мощности генератора 2, необходимой для обеспечения в месте нахождения опасного объекта введенное в ЭВМ значение плотности П потока мощности сигнала 4 с учетом введенных в ЭВМ 5 данных о расстоянии R, например, расчет мощности генератора 2 в ЭВМ 5 производят по формуле:
<mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub><mo>×</mo><msubsup><mi>R</mi><mrow><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>×</mo><msub><mi>П</mi><mrow><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
где,
n,i
n,i
i
R - расстояние, которое пройдет сигнал 4 от излучателя 2 сигнала до опасного объекта 1,
n,i
П - введенное в ЭВМ значение плотности потока мощности сигнала, необходимого для облучения опасного объекта,
n,i
K - коэффициент пропорциональности.
n,i
n,i
n,i
i
Коэффициент K может быть постоянным числом (K=const), если, например СВЧ излучатели используются в составе охранной системы помещения или небольшой территории и поражение опасного объекта осуществляют на небольших дальностях R от излучателя 2, где влияние свойств атмосферы незначительно.
n,i
Коэффициент K может быть описан в виде некоторой функции ряда других параметров системы, которые могут изменяться со временем. Например, в самом общем случае, применительно к СВЧ сигналам, он может вычисляться с помощью формулы (2):
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>4</mn><mo>×</mo><mi>π</mi><mo>/</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>η</mi><mrow><mn>1,</mn><mi>i</mi></mrow></msub><mo>×</mo><msub><mi>η</mi><mrow><mn>2,</mn><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub><mo>×</mo><msub><mi>G</mi><mrow><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
где,
1,i
i
i
η, - коэффициент полезного действия антенно-фидерного тракта от генератора 2 до излучателя 3,
2,n,i
2,n,i
η - коэффициент потерь энергии в атмосфере от излучателя 3 с номером i до опасного объекта с номером n (η≤1),
n,i
i
G - коэффициент усиления антенны (излучателя 3), направленной на опасный объект с номером n.
n,i
n
Из формулы (1) видно, что для формирования требуемой плотности Ппотока мощности сигнала в месте расположения опасного объекта 1 необходимо:
n,i
n,i
n
- определиться с типом излучаемого сигнала или сигналов - задать оптимальную для решения конкретной задачи плотность П потока мощности и длительность T излучаемого сигнала в соответствии с типом опасного объекта 1;
n,i
i
n
m
- определить расстояния R от излучателя 3 сигнала до опасного объекта 1 (цели) с использованием соответствующего устройства 7;
n
n,i
- при необходимости необходимо ввести дополнительные параметры устройства, предназначенного для облучения опасного объекта 1, и атмосферы, через которую производится передача облучающего объект сигнала 4;
n,i
i
- осуществить расчет требуемой (оптимальной) мощности P генератора 2 сигнала, необходимого для решения конкретной задачи;
n,i
i
- выполнить действия для обеспечения требуемой мощности P генератора 2 (передатчика),
i
n
- навести излучатель 3 сигнала на опасный объект 1,
i
- запустить генератор 2 сигнала в работу.
Таким образом, отличительная часть формулы изобретения содержит новые существенные признаки, объединенные по иным, чем в прототипе связям, и порядок вышеперечисленных действий иной, чем в прототипе (US 6204762 В1).
Порядок выполнения этих действий показан на Фиг.2.
Понятно, что указанную совокупность действий можно осуществлять в различных режимах: в ручном режиме, полуавтоматическом или автоматическом.
Вышеописанная формулировка способа не конкретизирует, как именно будут осуществляться все указанные выше действия и поэтому такую формулировку можно использовать в качестве первого независимого пункта формулы изобретения.
Например, обнаружив в поле своего зрения опасный объект, например, противника, оператор, используя опорно-поворотное устройство, подобное опорно-поворотному устройству от артиллерийского или зенитного орудия, в ручном режиме, вместо ствола пушки может навести на опасный объект антенну СВЧ-пушки (или лазер, излучатель звуковой пушки и т.д.) так, чтобы максимум излучения антенны был точно направлен на цель "прямой наводкой".
n,i
Используя показания, например, от дальномера орудия или бинокля, он также определяет расстояние R до цели (человека или группы лиц, военной техники).
n,i
n,i
n,i
n,i
n
n,i
i
В соответствии с полученным, таким образом, расстоянием до цели и типом противника, оператор, в ручном режиме, используя в качестве устройства для ввода данных о расстоянии R, например, клавиатуру 12 ЭВМ 5, вводит в ЭВМ 5 данные о расстоянии R, а также данные о плотности П потока мощности и длительности T сигнала для данного типа опасного объекта 1. И осуществляет расчет необходимой для облучения противника мощности P генератора 2 сигнала.
i
n
n,i
n,i
n
После выполнения этих действии, оператор СВЧ-пушки в ручном режиме нажимает (например, с использованием клавиатуры 12 ЭВМ 5 или мышки 12 или любого другого известного устройства 12 для ввода данных в ЭВМ 5) соответствующую кнопку включения генератора 2 в работу. И осуществляет облучение опасного объекта 1 сигналом строго определенной мощности P, который обеспечивает оптимальное для данной цели значение плотности П потока мощности сигнала в том месте, где находится опасный объект 1.
n,i
n
n,i
Продолжительность воздействия T на опасный объект 1 облучающим сигналом 4 он может формировать вручную или с использованием ЭВМ 5.
n
n,i
n,i
n,i
В частном случае, когда способ и устройство предназначены для облучения однотипных опасных объектов 1 сигналами 4 одной и той же физической природы, то данные о плотности П потока мощности сигнала (а в варианте и длительности T) могут быть постоянными величинами, и в этом случае их можно вводить в ЭВМ 5 на этапе загрузки программного обеспечения ЭВМ 5 в качестве постоянного коэффициента формулы (1). В качестве устройства для ввода в ЭВМ 5 этих данных можно использовать, например, жесткий диск ЭВМ 5, на котором находится программа для расчета мощности согласно формуле (1).
n,i
В простейшем случае данные о плотности П потока мощности сигнала можно вводить в ЭВМ 5 с использованием устройства ввода данных, выполненного в виде клавиатуры для ЭВМ 5, а вместо ЭВМ 5 пользоваться обычным калькулятором.
В любом случае некоторое электронное устройство 5 - аналог ЭВМ 5 должно обрабатывать вышеуказанные данные в соответствии с алгоритмом согласно формуле (1). На Фиг.3 показан возможный вариант структурной схемы такого устройства.
i
i
i
i
n
i
В частном случае реализации способа, если генерируемая генератором 2 мощность сигнала пропорциональна, например, подаваемому на него напряжению питания или генератор 2представляет собой линейный усилитель, то устройство 5 может представлять собой просто нормированный усилитель напряжения с выхода дальномера 7. Поскольку в этой ситуации мощность генератора прямо пропорциональна как напряжению, так и расстоянию от излучателя 3 до опасного объекта 1. И поэтому, нормировав уровень выходного сигнала с выхода дальномера 7, можно этим нормированным сигналом непосредственно управлять мощностью генератора 2.
i
i
i
Если генератор сигнала 2 нельзя рассматривать как линейное устройство, например, как линейный усилитель звукового сигнала, то необходимо использовать ЭВМ 5 и рассчитывать и формировать сигнал 6 на первом выходе ЭВМ 5 в соответствии с формулой и конкретными характеристиками управляемого генератора 2.
Устройство, показанное на Фиг.3, может быть реализовано в цифровом виде или представлять собой аналоговый вычислитель - аналог ЭВМ 5. Оно должно содержать в своем составе запоминающее устройство, необходимое для возведения в квадрат параметра R, перемножители вводимых параметров и делитель для деления перемноженных параметров.
Эти узлы можно выполнить, например, на операционных усилителях по типовым схемам. Таких функциональных узлов нет в прототипе и ближайших аналогах, например в баллистическом вычислителе, описанном в патенте RU 2178141 С2. Там используются другие узлы и сигналы.
i
i
n,i
n
i
n
n,i
Таким образом, у ЭВМ 5 в заявленном способе появляется, по крайней мере, одно новое функциональное назначение - устройство для расчета мощности генератора 2 с излучателем 3 в соответствии с текущей удаленностью R опасного объекта 1 от излучателя 3 для точного обеспечения интенсивности облучающего опасный объект 1 сигнала 4.
n,i
i
n
m
m
n
n,i
Кроме того, наличие нового функционального устройства для ввода данных о расстоянии R от излучателя 3 до опасного объекта 1 с использованием дальномера 7 предполагает в реализации способа использование вспомогательных сигналов - излученного дальномером 7 сигнала до опасного объекта 1 и отраженного от опасного объекта сигнала. Поскольку по задержкам этих сигналов, при их распространении, собственно, и удается оперативно определять расстояние R.
На Фиг.1 эти вспомогательные сигналы показаны пунктирными стрелками.
В прототипе (US 6204762 В1) действия, связанные с излучением и обработкой этих сигналов, отсутствуют.
n
i
m
n
n
n
Понятно, что при большом числе опасных объектов 1 разного типа, разно удаленных от излучателей 3, большом числе дальномеров 7 (и видеокамер 8k, о чем ниже), желательно вышеуказанные действия частично или полностью автоматизировать для того, чтобы ускорить и повысить точность их выполнения в пространстве и времени. Поскольку при большом числе разноудаленных опасных объектов 1 придется обрабатывать большие массивы данных (матрицы). И оператор в такой ситуации просто не в состоянии будет физически уследить за большим числом опасных объектов 1, осуществлять обработку быстро меняющихся данных и успевать поражать лучевыми сигналами с оптимальными параметрами опасные объекты 1, а в варианте еще и в определенной последовательности.
n
Кроме того, поскольку различные опасные объекты 1 (цели) могут существенно отличаться по своим поглощающим и отражательным свойствам. А также могут иметь различный уровень их опасности, то для эффективного ведения боевых действий представляется целесообразным решать многопараметрическую задачу и отвечать на следующие вопросы:
n
- какую из обнаруженных целей 1 необходимо в первую очередь облучать (ЭВМ 5 может осуществлять ранжирование обнаруженных опасных объектов по степени их опасности);
i
i
- каким типом генератора 2 с излучателем 3, или какой их комбинацией необходимо облучать ту или иную цель;
n,i
i
n,i
- каковы должны быть сформированы параметры сигналов 4, необходимые для эффективного поражения именно этой цели, и возможно ли, в принципе, поразить эту цель, удаленную в данный момент времени от излучателя 3 на расстояние R, имеющимся лучевым оружием.
n,i
i
i
i max
Поэтому в варианте программное обеспечение ЭВМ 5 может быть выполнено с возможностью сравнения рассчитанной на ЭВМ 5 мощности P генератора 2 с максимально возможным для этого генератора 2 значением мощности P сигнала.
Возможны следующие варианты обработки сигналов и выполнения следующих действий.
n,i
i max
i
i
n
n,i
i
Если P≤P, то включают в работу генератор 2 и связанный с ним излучатель 3 и производят облучение опасного объекта 1 с рассчитанной на ЭВМ мощностью P генератора 2.
n,i
i max
Если P>P, то генератор, например, не включают.
n,i
i max
i,max
n,i
n,i
i max
Если P>P, то возможен и другой вариант действий. Когда осуществляют генерацию сигнала с максимально возможной мощностью P. Но при этом длительность T излучаемого сигнала увеличивают, например, прямо пропорционально отношению значения расчетной мощности P к максимально возможному для этого генератора значению мощности P сигнала (в прототипе US 6204762 В1 таких действий нет).
То есть скорректированную длительность сигнала рассчитывают в ЭВМ 5 по формуле (2):
<mrow><msub><mi>T</mi><mrow><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub><mo>'</mo><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mrow><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>i</mi><mi>max</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
где
n,i
n,i
T' - скорректированная длительность сигнала 4,
n,i
n,i
T - оптимальная длительность сигнала 4,
i max
i
P - значения максимально возможной мощности генератора 2.
n
k
k
k
Для удобства поиска опасного объекта 1 может быть использована, по крайней мере, одна видеокамера 8 и/или инфракрасная камера 8 (Фиг.1). Где k - условный номер видеокамеры 8, который в общем случае может принимать значения от 1 до К.
k
k
Сигнал с видеокамеры 8 может поступать, по крайней мере, на один второй вход ЭВМ 5, а ко второму выходу ЭВМ 5 может быть подключен, по крайней мере, один дисплей 9, при этом программное обеспечение ЭВМ 5 выполняют с возможностью формирования изображения с видеокамеры 8 на экране дисплея 9.
m
n,i
n,i
i
n
m
i
В качестве устройства 7 для ввода в ЭВМ 5 данных о расстоянии R, которое пройдет сигнал 4 от излучателя 3 сигнала до опасного объекта 1, может быть также использован дальномер 7, установленный вблизи от излучателя 3 сигнала.
m
i
n
k
Дальномер 7 и излучатель 3 могут быть выполнены с возможностью их наведения на опасный объект 1 с использованием сигналов с видеокамеры 8.
i
n,i
n
Излучатель 3 целесообразно выполнить узконаправленным для пространственно избирательного воздействия обучаемым сигналом 4 на опасный объект 1.
n
Способ дистанционного воздействия на опасный объект 1 может быть полностью автоматизирован.
n
k
k
q
q
n
n
q
n
q,i
q,i
q
q
q
В этом варианте реализации способа, для поиска объекта 1, его идентификации и облучения используют автоматизированную систему, содержащую, по крайней мере, одну видеокамеру 8 и/или инфракрасную камеру 8, подсоединенную ко второму входу ЭВМ 5. А также, по крайней мере, одну базу 10 данных, подсоединенную к третьему входу ЭВМ 5 и содержащую, хотя бы, один визуальный образ 1 опасного объекта 1, хотя бы, одного типа (где q - условный номер базы данных об опасном объекте 1. Число баз 10 данных об опасных объектах 1 может быть от 1 до Q. В общем случае Q<N), и данные о плотности П потока мощности и длительности T сигнала, необходимого для пресечения опасных действий опасного объекта 1 этого типа. При этом ЭВМ 5 снабжают программным обеспечением, позволяющим в автоматическом режиме загружать в ЭВМ 5 информацию из базы 10 данных и осуществлять указанные выше действия с использованием данных, содержащихся в базе 10 данных.
n
i
n
Последовательность действий по обнаружению, идентификации, ранжированию опасных объектов 1, расчета оптимальных параметров сигналов для их облучения, а также действия по наведению на них тех или иных излучателей 3 и облучению опасных объектов 1, могут быть различными.
k
Например, простейшее программное обеспечение ЭВМ 5 может быть выполнено с возможностью циклического анализа сигналов, поступающих в ЭВМ 5 с видеокамеры 8.
n
n
k
q
q
В каждом цикле могут осуществляться действия по распознаванию образов, видеосигналов и идентификации объекта 1, того или иного типа путем сравнения визуальных сигналов об объекте 1, поступающих с видеокамеры 8, с данными о визуальных образах опасных объектов 1 разного типа из каждой базы 10 данных.
k
q
q
k
q
q
q
q
Например, если степень совпадения (коэффициент корреляции) сигналов с видеокамеры 8 и сигналов из базы 10 данных об опасном объекте 1 не превышает некоторого порога, то принимают решение о том, что видеокамера 8 не направлена на опасный объект 1 данного типа. И на этом видеоизображении отсутствует, хотя бы, один опасный объект 1, хотя бы, одного типа, хранящийся в базе данных 10. И так проводят анализ по всем базам 10 данных - от номера 1 до номера Q.
k
q
При этом на выходе ЭВМ 5 может формироваться сигнал переориентации видеокамеры 8 в другую область пространства для поиска и идентификации опасного объекта 1 на соседнем участке местности или пространства.
k
q
q
k
n
n
q
Если степень совпадения сигналов с видеокамеры 8 и сигналов из базы 10 данных об опасном объекте 1 превышает некоторый порог, то принимают решение о том, что видеокамера 8 направлена на опасный объект 1 данного типа. В этой ситуации считается, что объект 1 идентифицирован как опасный объект 1.
n
k
m
i
n
В этом случае осуществляют захват опасного объекта 1 и автоматическое более точное наведение видеокамеры 8, дальномера 7 и излучателя 3 сигнала на этот опасный объект 1.
q
n,i
q,i
n,i
q,i
n
q
n,i
n,i
i
n
m
В ЭВМ 5 могут также автоматически вводиться данные из базы 10 данных о плотности П=П потока мощности и длительности T=Tсигнала, необходимого для облучения опасного объекта 1 данного типа, идентифицированного как опасный объект 1, данные о расстоянии R, которое пройдет сигнал 4 от излучателя 3 сигнала до опасного объекта 1, которые вводят в ЭВМ 5 посредством дальномера 7.
n,i
q,i
i
n,i
q
После осуществления этих действий в ЭВМ 5 может производиться в автоматическом режиме расчет необходимой мощности P=P генератора 2 сигнала и излучение сигнала 4 до места нахождения объекта 1n, идентифицированного как опасный объект 1.
q
n
k
Кроме того, программное обеспечение ЭВМ 5 может быть выполнено с возможностью сохранения в базе 10 данных информации, по крайней мере, об одном образе облученного объекта 1 данного типа в виде его визуального изображения или изображения местности, на которой он находился. И которое было получено с помощью, хотя бы, одной видеокамеры 8.
n
q
Это необходимо сделать для исключения повторного процесса облучения опасного объекта 1, как опасного объекта 1.
q
k
q
n
n
q
q
q
Очередной цикл выполнения действий в ЭВМ 5 аналогичен описанному выше циклу с той лишь разницей, что используют обновленную базу 10 данных. И если степень совпадения сигналов с видеокамеры 8 и сигналов из базы 10 данных об уже облученном объекте 1 данного типа превышает некоторый порог, то объект 1 не облучают, а осуществляют действия по анализу других образов, содержащихся в видеосигнале, их идентификации в качестве объекта 1 того или иного типа, его облучения сигналом с оптимальными, расчетными параметрами. И вновь сохраняют в базе 10 образ очередного облученного опасного объекта 1 и так далее.
q
n
Таким образом, в автоматизированной системе в базе 10 данных происходит накопление образов уже облученных опасных объектов 1 и у автоматизированной системы появляется искусственный интеллект и способность к самообучению.
n
n
n
За счет накопления этих данных удается различать уже пораженные цели и еще не пораженные и, таким образом, решать задачу изобретения - повышать эффективность воздействия на опасные объекты 1, минимизировать расход энергии, увеличивать темп стрельбы, увеличивать общее число пораженных опасных объектов 1. Осуществлять высокоизбирательное, строго дозированное облучение различных опасных объектов 1, не облучая при этом посторонние объекты или субъекты.
k
n
Такой циклический автоматизированный процесс может продолжаться, например, пока не закончится энергия на мобильном облучающем устройстве или до тех пор, пока в зоне обзора видеокамер 8 не окажется ни одного пораженного опасного объекта 1.
n
k
Для ввода информации об опасном объекте 1 можно использовать одну или несколько видеокамер 8, расположенных на опорно-поворотных автоматизированных устройствах.
i
i
Для поворота излучателя (излучателей) 3 также могут быть использованы опорно-поворотные автоматизированные устройства 11 (Фиг.1) с использованием управляемых электромоторов.
k
k
k
i
i
В варианте видеокамера 8 и, например, лазер или антенна могут располагаться на одном, общем опорно-поворотном устройстве 11 друг относительно друга так, что, например центр картинки, поступающей в ЭВМ 5 с видеокамеры 8 (перекрестье - для точного наведения на цель излучателя 3), и максимальное излучение излучателя 3 будут всегда направлены в одну и ту же точку.
k
k
i
i
n
n,i
n
k
В варианте опорно-поворотные устройства 11 для видеокамеры 8 и излучателя 3 могут быть выполнены с независимым управлением. А процесс наведения излучателя 3 на опасный объект 1 может осуществляться с помощью ЭВМ 5 и соответствующей программы, осуществляющей синхронизацию направления максимума излучения сигнала 4 на опасный объект 1 по данным состояния узлов опорно-поворотного устройства и ориентации в пространстве видеокамеры 8.
i
i
i
Возможен вариант выполнения излучателя 3 в виде антенной решетки или сочетания излучателя 3 сигнала и управляемого переотражателя, которые позволяют изменять очень быстро направление максимального излучения сигнала, например лазерного излучателя 3 в различные области пространства.
n,i
q
m
q
Данные о расстоянии R могут также использоваться в программе ЭВМ 5 для нормирования поступающих образов относительно образов, хранящихся в базах 10 данных, чтобы более точно проводить масштабирование и распознавание образов видеосигналов с видеокамеры 8 и образов, хранящихся в базе 10 данных.
m
k
i
i
n,i
k
i
Дальномер 7, также как и видеокамеру 8, можно расположить на общем опорно-поворотном устройстве 11 излучателя 3 или вблизи от него и обеспечить возможность измерения расстояния R до объекта, на которого в данный момент времени направлены видеокамера 8 и излучатель 3 сигнала. В этом случае номера условных индексов k, m, i совпадают (K=M=I).
i
i
i
На фиг.4 показан возможный вариант установки видеокамеры 8, дальномера 7 и излучателя 3 на общее автоматизированное устройство, прикрепленное к самолету или вертолету 12.
k
m
В качестве исполнительного устройства для наведения антенны, видеокамеры 8 и дальномера 7 на цель можно использовать опорно-поворотные устройства любых известных конструкций, содержащих электромоторы и редукторы, обеспечивающих переориентацию закрепленных на них устройств, хотя бы, в одной плоскости.
В качестве устройств для быстрого отражения лазерных сигналов могут использоваться любые общеизвестные конструкции, предназначенные для переориентации направления излучения или развертки лазерного луча в двух плоскостях.
n,i
i
Переотражатели сигналов 4 могут быть расположены как в непосредственной близости от излучателя 3, так и на значительном удалении от него.
Для управления удаленным переотражателем может использоваться линия связи любого известного типа.
i
k
m
Посредством сигналов с выходов ЭВМ 5 можно управлять работой электромоторов и предельно быстро наводить излучатель 3 и/или видеокамеру 8 и/или дальномер 7 на цель или цели.
В качестве исполнительного устройства (устройства вывода информации ЭВМ 5) для регулирования мощности передатчика(ов) можно использовать управляемый блок(и) питания для передатчика(ов) или модулятор.
n,i
В качестве исполнительного устройства также можно использовать узлы антенны, позволяющие изменять ее диаграмму направленности и соответственно коэффициент усиления G в требуемую сторону (на цель).
i
Например, облучатель 3 антенны может быть выполнен с возможностью изменения его места положения относительно зеркала антенны, или антенна может быть выполнена в виде активной антенной решетки, состоящей из большого числа миниатюрных модулей передатчиков и излучателей.
n,i
n,i
Путем изменения уровня и/или фазы сигнала можно в больших пределах варьировать направлением излучения сигнала и формировать различную плотность П потока мощности сигнала 4 в той или иной точке пространства.
i
i
Возможны различные варианты выполнения и использования устройств для реализации описанного выше способа с учетом установки генератора 2 и излучателя 3 сигналов на различные объекты.
i
i
Генератор 2 сигналов и излучатель 3 сигналов могут быть установлены вблизи, снаружи или внутри любых известных объектов на автомобиле, судне, самолете, вертолете, на спутнике, в наземном, подземном, подводном или в космическом помещении.
Возможен вариант реализации способа и устройства, в которых процесс идентификации опасного объекта осуществляется с использованием системы свой-чужой любой известной конструкции и принципа действия. В качестве такой системы может использоваться, например, узконаправленная система свой-чужой с использованием в качестве сигнала запросчика лазерного луча или узконаправленного СВЧ излучения.
В отличие от известных аналогов огнестрельного или ракетного оружия с использованием дальномеров и баллистического вычислителя для системы управления снарядами (RU 2178141 С2), в заявленном способе используют волновые по своей физической природе сигналы, а не снаряды или ракеты, выполненные в виде металлической конструкции с зарядом и поражающими элементами.
За счет этого решается задача изобретения - повышается эффективность воздействия на опасный объект и появляются новые положительные эффекты:
- строго дозированное облучение опасного объекта;
- экономно расходуется запас энергии - "запас боезарядов";
- повышается скорость формирования сигналов излучения;
- осуществляется скорострельный тип стрельбы сигналами со скоростью света "прямой наводкой";
- повышается точность стрельбы за счет прямолинейности распространения световых или радиоволн;
- не тратится время на расчет баллистической траектории снаряда или ракеты;
- уничтожается или выводится из строя большее число живой силы и техники противника в единицу времени;
- быстрей осуществляется наводка, например лазерного луча на цели, чем это делается в стрелковых или ракетно-зенитных, громоздких видах оружия;
- минимизируются побочные воздействия в несмертельных видах оружия, например, снижаются травмы глаз или ожоги тела от чрезмерного уровня облучения, воздействие мощными сигналами на непричастных лиц или объекты;
- используя СВЧ, лазерные или рентгеновские генераторы, можно осуществлять без звука, дыма, шума очень скрытное и динамичное воздействие на опасные объекты.
n
Примеры применения способа, когда опасным объектом 1 является человек.
i
i
Если генератор 2 и излучатель 3 установить на вертолете, то с высокой эффективностью их можно использовать для пресечения незаконных действий хулиганов, футбольных болельщиков, для разгона несанкционированных митингов, бунтов.
i
i
Для решения этих задач можно использовать в качестве генераторов 2 с излучателями 3 СВЧ, звуковые пушки или лазеры.
n,i
Посредством воздействия на цель сигналом 4 с высоким, но не смертельным уровнем сигнала, вынуждают лиц, подвергшихся облучению, убегать туда, где они не испытывают боли от облучающего воздействия.
Используя определенную последовательность воздействия лучевыми сигналами, можно корректировать действия людей и их движение в требуемых направлениях.
Использование для целей пресечения уличных беспорядков вертолетов имеет ряд преимуществ, поскольку вертолет хорошо защищен от действий хулиганов, он находится на безопасном удалении от разъяренной толпы, имеет высокую маневренность и скорость передвижения, а также обеспечивает возможность точно дозированного воздействия излучением сверху.
Это существенное преимущество перед наземной техникой.
Такой способ воздействия на опасные объекты исключает случайное попадание в зону высокой плотности мощности сигнала непричастных лиц и возможные травмы органов зрения от воздействия чрезмерно сильного сигнала. Поскольку большую часть времени человек смотрит себе под ноги, а не вверх.
Размеры вертолетов позволяют установить на их борту, например, СВЧ-пушки и энергетические установки с дальностью действия до 0,5-2 км. Этого вполне достаточно для проведения практически всех силовых полицейских или миротворческих операций.
При установке подобных систем и устройств на автомобили целесообразно осуществить маскировку всей системы и в особенности антенной системы.
Например, можно установить генератор СВЧ излучения мощностью порядка 0,01-0,2 мегаватт на автотранспортное средство со скрытно установленной антенной системой (например, антенной решеткой) для узконаправленного излучения СВЧ сигнала в район нахождения преступников. Например, в окно жилого здания, из которого отстреливаются преступники.
Воздействуя на преступников мощным СВЧ сигналом в течение нескольких секунд, можно подавить сопротивление преступных элементов и при этом сохранить здание от разрушения или пожара. Поскольку за счет отражения сигнала СВЧ от внутренних стен помещения в нем возникает сложная структура электромагнитного поля с часто повторяющимися узлами и пучностями сигнала так, что в нем практически невозможно спрятаться.
Лучевое оружие может быть также установлено на военной бронетехнике, на авиационной технике и на спутниках.
Боевые СВЧ-пушки целесообразно использовать на дальности, не превышающей нескольких километров.
Для больших дальностей (при стрельбе лучевыми сигналами из космоса) целесообразно использовать лазеры, поскольку они позволяют более точно фокусировать сигнал и при значительно меньшей мощности передатчика обеспечивать требуемый уровень плотности потока мощности сигнала на земле.
Энергия, необходимая для подобных невидимых и неслышимых, мгновенных "выстрелов" по земным целям, может накапливаться на спутниках несколько месяцев путем преобразования солнечной энергии и ее накопления в аккумуляторных батареях высокой емкости.
Возможны также варианты реализации излучающих систем с использованием отражателей излученных сигналов от пассивных отражателей (например, металлических или зеркальных).
Отражатели могут находиться на земле, в воздухе или в космосе.
Например, отражатели, установленные на опорно-поворотных, дистанционно управляемых устройствах, могут быть размещены на опорах светового освещения стадионов, или на столбах освещения улиц вблизи стадионов, кафе, ресторанов для фокусировки сигнала в ту часть стадиона, улицы или местности, где, например, вероятней всего может возникнуть драка.
Для защиты полицейских от СВЧ сигналов их одежда может быть выполнена из металлизированных материалов (тканей), способных отражать СВЧ энергию, а стекла шлемов могут быть выполнены с изменяемой (управляемой) прозрачностью.
При попадании, например, лазерного луча на поверхность защитного стекла шлема включается датчик, регистрирующий высокий уровень сигнала, и посредством сигнала с выхода схемы обработки сигнала (ЭВМ) формируется сигнал, который быстро изменяет пропускную и/или светоотражающую способность стекла.
Как только уровень сигнала от лазера уменьшится ниже порогового значения, затемнение стекла пропадает и полицейский не подвергается ослепляющему эффекту в отличие от хулигана. Поэтому лучевым, ослепляющим оружием с дальномером 7 и ЭВМ 5 целесообразно оснастить подразделения полиции. Оно может быть конструктивно установлено на полицейских автомобилях, внутри корпуса полицейской дубинки или выполнено в виде фонарика.
Подобную полицейскую дубинку или фонарик с лазерным излучателем можно выполнить на основе так называемых лазерных указок. Используя описанный выше способ, можно оперативно управлять интенсивностью лазерного луча и создавать временный ослепляющий эффект в очень широком диапазоне расстояний. Например, в диапазоне от 0.5 до 400 м.
Временно ослепленного лазерным лучом хулигана гораздо легче догнать и обезвредить, поскольку в течение нескольких секунд или даже десятков секунд, человек, ослепленный лазером, практически ничего не видит.
Конструкция такой лазерной полицейской дубинки 13 показана на Фиг.5.
n
Помимо указанных выше узлов, устройство может содержать переключатель 14 режима работы луча 4 лазера 2, 3 в режим, например импульсного излучения прямого лазерного луча 4 или в режим развертки 15 луча 4 для увеличения площади 16 поражения опасного объекта 1 с использованием развертывающего устройства 17 и ЭВМ 5.
n
Работает дубинка 13 в режиме ослепления опасного объекта 1 в соответствии с описанным выше способом.
n
Полицейский наводит на опасный объект 1, например, хулигана, дубинку 13 и дальномер 7 и включает кнопку запуска устройства в работу на переключателе 14.
n
n
ni
1,i
n
По измеренному расстоянию R от лазера 2, 3 до опасного объекта 1 вычисляется необходимая мощность P излучения лазера 2, 3 или коэффициент пропускания управляемого фильтра (аналог коэффициента η потерь в антенно-фидерном тракте при облучении опасного объекта радиосигналом, см. формулу (2)). И затем происходит излучение лазерного луча 4, который лишь временно ослепляет хулигана, не приводя к повреждению глаз.
n
n
n
Если полицейский использует дубинку 13 против вооруженного, опасного преступника 1, то он может включить переключатель 14 в режим генерации более мощного сигнала 4 и ослепить преступника 1, вызвав у него поражение зрительных органов на длительное время, болевой шок и потерю способности к сопротивлению.
Конструкции фонарика 18 с лазером 2, 3 могут иметь различные варианты.
В одном из вариантов, фонарик 18 может быть выполнен в виде продолговатой конструкции, с одной стороны которой находится лампочка 19 или светодиод 19 с отражателем 19 обычной конструкции, а с другой стороны фонарика 18 находится лазер 2, 3 и дальномер 7 (Фиг.6).
В одну сторону фонарик 18 излучает обычный световой луч 20, усиленный отражателем 21, а в другую сторону фонарик 18 излучает лазерный луч 4, который может быть снабжен и устройством 17 для развертки лазерного луча 4.
Во втором варианте, рядом с местом расположения лампочки 19 или светодиода 19 белого цвета может быть установлен лазерный излучатель 2, 3 так, что излучение от лампочки 19 накаливания или светодиода 19 и лазерный луч 4 может усиливаться отражателем 21 фонарика 18 - Фиг.7.
Фонарик 18 также может быть снабжен переключателем 14 режима работы фонарика 18.
Переключатель 14 может обеспечивать как режим раздельного включения и отключения фонарика 18 с лампочкой 19 или лазером 2, 3, так и режимы их совместной работы.
Например, если полицейский в плохо освещенном помещении увидел опасного преступника, то оперативно нажав на кнопку 22 включения лазера 2, 3 в работу, он может оперативно ослепить преступника и оказаться в более выигрышном положении.
Отражатель 21 для лампочки 19 и/или лазера 2, 3 может быть выполнен в виде по двух зеркальной конструкции, как показано на Фиг.7.
Использование подобных фонариков и дубинок можно с успехом применять в темное время суток при автомобильной погоне за преступником, например угонщиком автомобиля. Ослепление преступника может осуществляться через зеркало заднего вида.
Ослепляющие водителей лазеры могут быть также установлены на опорно-поворотные 11 устройства видеокамер 8 контроля за дорожным движением и управляться с помощью компьютера (ЭВМ 5) центрального диспетчера дорожного движения. Например, при объявлении плана "перехват" угнанного автомобиля, диспетчер может дистанционно ослепить угонщика в соответствии с описанным способом в наиболее безопасном месте и тем самым избежать гибели посторонних лиц и нанесения материального ущерба другим гражданам и организациям.
Для решения задачи охраны и защиты протяженных границ можно использовать пассивные отражатели излучаемых сигналов большой площади.
Их можно разместить в космосе на спутниках, например в виде постоянно развернутых или оперативно разворачивающихся металлических или зеркальных поверхностей, способных эффективно отражать сигналы, направленные на них с земли или из космоса в другую точку поверхности земли, космоса или воздуха.
В этом варианте реализации способа переотражатель и излучатель могут быть разнесены в пространстве на расстояние много большее, чем размеры излучателя.
Такой способ наиболее эффективен для создания автоматизированных комплексов для охраны границ.
В случае регистрации факта нарушения границы эта информация может быть тщательно проанализирована и оперативно сформированы сигналы для пресечения действий нарушителей границ автоматически включен мощный наземный лазер и, например местная локальная СВЧ-пушка, расположенная, например, на вершине горы или холма.
В результате облучения нарушителей границы с различных сторон, и, например, на различных частотах прерывают попытку нарушить границу страны.
Подвергшиеся сильному термическому воздействию и ослепленные нарушители границы становятся не в состоянии осуществить свои планы. Они в панике убегают на территорию сопряженной страны.
Понятно, что аналогичный подход может быть использован для совершенствования систем охраны любых других стратегически важных объектов (атомных станций, ракетных шахт, складов боеприпасов, плотин, водозаборов). В составе охранных систем могут быть описанные выше лучевые виды оружия в различных комбинациях.
Например, для внешнего периметра здания или наружной территории охраны объекта используются СВЧ сигналы, а для охраны внутренних помещений объекта, например зала реактора атомной станции, используется лазер.
Описанные выше системы можно использовать для охраны тюремных помещений, здания суда, административных и государственных учреждений.
Например, интеллектуальная охранная система с использованием лучевого оружия для охраны метрополитена может автоматически снизить уровень излучения сигнала, воздействующего, например, на бездомного бродягу, проникшего в туннель метрополитена.
Точно рассчитанное и сформированное лучевое воздействие его не убьет, а только выгонит за пределы охраняемых границ туннеля метрополитена.
Аналогичные действия возможны в результате работы домашней или автомобильной охранной системы с использованием СВЧ излучателя и/или лазера. Под действием СВЧ сигнала и/или лазера, преступник быстро будет отогнан от автомобиля или иного охраняемого объекта. Он самостоятельно покинет этот охраняемый объект или предмет (квартиру, дачу, автомобиль, компьютер и т.д.). При этом человек останется живым и под впечатлением оказанного на него воздействия, возможно, в дальнейшем прекратит заниматься преступной деятельностью.
Описанное выше устройство можно использовать для дистанционной охраны канатных дорог и горных подъемников. Установив на столбах опор генераторы, излучатели и дальномеры на общем опорно-поворотном устройстве, а также используя любые известные линии связи для управления ими из диспетчерской пункта охраны, можно оперативно отгонять от опор линий канатных дорог животных или людей.
Лучевые виды оружия можно использовать для предотвращения опасных действий различных животных, птиц или насекомых. Поскольку сам механизм воздействия, например СВЧ излучения, на все биологические существа одинаков.
Например, установка системы СВЧ излучателей в тоннелях метрополитена или на больших складах ценной продукции позволит осуществить эффективную защиту как от людей (воров, террористов), так и от крыс, собак, кошек, а также муравьев, жуков, голубей, комаров, повреждающих электропроводку, электрооборудование и другие ценные объекты линий метрополитена.
n,
Основной принцип работы системы остается тот же - обнаруживают и идентифицируют опасный объект 1 и затем его облучают сигналом с оптимальными параметрами в соответствии с поставленной задачей.
В последние годы в связи с появлением опасных эпидемий, распространителями которых являются различные наземные животные и птицы, появилась потребность в решении целого круга задач по дистанционному уничтожению этих животных. Поскольку они представляют большую опасность для человека и целым отраслям промышленности.
Описанные выше способы позволяют организовать дистанционное уничтожение опасных биологических объектов практически с любого расстояния.
Например, обнаружив со спутника стаю перелетных птиц, летящих с зараженной вирусом территории на территорию страны, можно осуществить дистанционное уничтожение этой опасной стаи в воздухе, например, над малозаселенным районом (над полем, океаном, морем, пустыней).
С использованием СВЧ-пушек можно осуществлять оперативное и безопасное для сотрудников санитарных служб уничтожение домашней сигнала, обеспечивающий бесконтактное для человека уничтожение зараженных животных.
С использованием способа можно эффективно бороться с саранчой, облучая ее в воздухе или на земле мощными сигналами (СВЧ, лазерными сигналами, звуковыми и ультразвуковыми колебаниями). Для повышения скорости облучения больших площадей, мощный, облучающий лучевой сигнал может быть развернут в пространстве с использованием любых типов развертывающих устройств.
Промышленная применимость
Изобретение можно использовать в радиоэлектронной промышленности для создания новых охранных систем от опасных действий людей или зараженных опасными болезнями животных, птиц, насекомых, а также в качестве систем смертельного и не смертельного вооружения.