RU202928U1

RU202928U1 - Combined seismic-acoustic detection tool

Info

Publication number: RU202928U1
Application number: RU2020132651U
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Андреев; Владимир Эристович Иванов
Priority date: 2020-10-01
Filing date: 2020-10-01
Publication date: 2021-03-15

Abstract

Полезная модель относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам тревожной сигнализации. Технический результат заключается в обеспечении 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. Комбинированное сейсмо-акустическое средство обнаружения конструктивно выполнено в виде стрелы со сменными наконечниками и с возможностью дистанционного его размещения методом метания и содержит блок электронный, в состав которого входят сейсмический датчик, акустический датчик, система обработки данных, систему беспроводной связи, систему электропитания и средство информирования объекта охраны - человека об обнаруженных угрозах. 1 ил.The utility model relates to the field of burglar alarm, in particular to the means of alarm. The technical result consists in ensuring the protection and warning of the object of protection - a person about third-party objects - potential carriers of latent threats using a combined seismic-acoustic detection tool by means of operational, inconspicuous, remote creation of camouflaged security lines close to the object of protection. The combined seismic-acoustic detection device is structurally made in the form of an arrow with replaceable tips and with the possibility of its remote placement by the throwing method and contains an electronic unit, which includes a seismic sensor, an acoustic sensor, a data processing system, a wireless communication system, a power supply system and an information tool object of protection - a person about the detected threats. 1 ill.

Description

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.The utility model relates to the field of security signaling, in particular to alarm means designed to detect an intruder penetrating the detection zone and triggering the alarm on the fact of detecting characteristic acoustic noises and mechanical ground vibrations when the intruder moves.

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.Known "System and method for binding a seismic sensor to the ground", described in patent RU No. 2662048, IPC G01V 1/16, G01V 1/38, publ. 2018, selected as a prototype. The system contains a sensor device including an upper and a lower section removably attached to each other by means of a connector. In this case, the upper section contains: a positioning system, a wireless communication system, a flight control mechanism, a power supply system and a data processing system, and the lower section contains a seismic sensor and bonding materials. The system and method provide remote positioning of the sensor device and increase the accuracy of recording seismic data due to closer contact of the seismic sensor with the ground during seismic exploration.

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.Similar essential features of the system and method for connecting a seismic sensor to the ground, described in the patent, with the claimed technical solution are the presence of a sensitive element in the form of a seismic sensor, a data processing system, a wireless communication system, a power supply system and the possibility of remote positioning of a sensor device with a seismic sensor ...

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.The disadvantage of the system and method for connecting a seismic sensor to the ground is the impossibility of creating (including subtle) security lines close to the object of protection and warning of external threats in the form of an approaching person, animal or vehicle in confined and confined spaces, since the system and the method is intended for geophysical measurements during seismic surveys. At the same time, the design of the sensor device of the system is cumbersome, which, along with the means and method of delivery, does not ensure the inconspicuous creation of camouflaged security lines close to the object of protection, especially in hard-to-reach and confined spaces, including using vertical surfaces.

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.The purpose of this utility model is to ensure the protection and warning of a human object of protection about third-party objects-potential carriers of latent threats using a combined seismic-acoustic detection tool by means of operational, low-visibility, remote creation of camouflaged security lines close to the protected object.

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.This goal is achieved by the fact that the combined seismic-acoustic detection means contains an electronic unit, which includes a seismic sensor, a data processing system, a wireless communication system, and a power supply system. The detection tool is structurally made in the form of an arrow with replaceable tips and with the possibility of its remote placement by the throwing method, and is additionally equipped with an acoustic sensor and a means of informing the human security object about the detected threats located in the upper part of the arrow, while the data processing system is made with the ability generating a threat signal, both in the modes of separate analysis of either seismic or acoustic signals, and in the mode of joint synchronous analysis of seismic and acoustic signals.

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.The drawing shows a combined seismic-acoustic detection tool, which consists of: a cylindrical body 1, a replaceable tip 2, a seismic sensor 3, an electronic unit (EB) 4, inside which there is a data processing system, a wireless communication system and a power supply system (in the drawing not shown); tube 5, acoustic sensor 6 and informing means 7. Seismic sensor 3 and BE 4 are located inside housing 1. Acoustic sensor 6 and informing means 7 are located in the upper part of tube 5, in which holes (slots) are made to ensure the functioning of acoustic sensor 6 and communication tools 7.

В качестве сейсмического датчика 3 может быть применен пьезодатчик, геофон или микроэлектромеханический чувствительный элемент, выполненный по МЭМС-технологии.As a seismic sensor 3, a piezo sensor, a geophone or a microelectromechanical sensitive element made by MEMS technology can be used.

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.The data processing system, on the basis of the test signals previously captured and entered into its memory, analyzes the signals supplied to it from the seismic sensor 3 and the acoustic sensor 6. Depending on the mode of operation of the data processing system selected by the human security object, the identification of a possible threat in the form of an approaching a person, animal or vehicle and the formation of a threat signal is carried out by the system in one of three modes: in the mode of complex analysis of seismic and acoustic signals, in the mode of separate analysis of seismic signals and in the mode of separate analysis of acoustic signals. The generated threat signal is transmitted using a wireless communication system to the control panel of the human security object. Also, depending on the selected mode of operation of the combined seismic-acoustic detection means, the informing means 7 informs both the human security object and the intrusion object about penetration into the protected (dangerous) zone. As a means of informing 7, sound or light devices can be used.

Работа заявленного технического решения осуществляется следующим образом.The work of the claimed technical solution is carried out as follows.

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.The combined seismic-acoustic detection tool is mainly intended for the operational, inconspicuous, remote creation of camouflaged security lines close to the object of protection, including using vertical surfaces, in the conditions of the impossibility of their direct placement at the necessary lines to exclude the possible defeat of a person by lethal means in conditions combat operations, as well as unmasking the lines of protection.

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.A human guarded object, moving around the terrain, can exercise control over its own security, in places of temporary deployment, by detecting third-party objects-potential carriers of latent threats, which may be approaching: a person, an animal or a vehicle. For this, the object of protection - a person at the place of deployment - must determine the direction and working distances to the created lines of protection. Then he must remove the required number of combined seismic-acoustic detection equipment from the transport container and initialize them by switching them to the security mode. Having determined the direction and working distances to the created line of protection, the object of protection - a person should remotely (if possible imperceptibly), using the method of casting, place the masked seismic detection means in the necessary places, having previously installed a replaceable tip 2, which ensures optimal contact with soils or other surfaces at the selected line of protection ... Walls of buildings, trees, etc. can be used as other surfaces. Casting is carried out using projectiles, for example, using a crossbow, bow and other similar means.

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.The speed of casting and the distribution of masses in the design of the combined seismic-acoustic detection means provide a sufficient depth of penetration of the replaceable tip 2 into the ground or other surface for good contact between the seismic sensor 3 and the ground. The outer surfaces of the combined seismic-acoustic detection means have a color that provides a camouflage effect on the surrounding area. After the preparations, the combined seismic-acoustic detection tool is ready for recording seismic and acoustic data and warning when detecting third-party objects-potential carriers of latent threats approaching the camouflaged security line.

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.The data processing system, based on the test signals previously captured and entered into its memory, analyzes the signals supplied to it from the seismic sensor 3 and the acoustic sensor 6, identifies possible threats in the form of an approaching person, animal or vehicle, and generates a threat signal, which with the help of the wireless communication system is transmitted to the control panel of the human security object. In the security mode, the combined seismic-acoustic detection tool operates autonomously without the participation of the human security object. Also, in certain circumstances, depending on the environment and the selected mode of operation, the combined seismic-acoustic detection tool is used as a barrier means of warning an approaching object about its intrusion into the protected (dangerous) area using the information tool 7. In this case, as a means informing 7 can be applied sound or light exposure devices.

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.In the mode of complex analysis of seismic and acoustic signals, the data processing system can use correlation methods for processing acoustic and seismic signals by analogy with the method described in US patent No. 4630246, or time-frequency processing methods taking into account the time lag of the seismic signal in relation to the acoustic signal ( US patent No. 5054006). The use of a combination of two physical principles of detection makes it possible to provide sufficient noise immunity of the detection tool against natural and man-made interference. It should be noted that the data processing system is an adaptive tool, since in the complex analysis mode, with the help of a given dependence previously entered into its memory, it can automatically switch to the modes of separate analysis of either seismic signals or acoustic signals in cases where their specified maximum thresholds are exceeded. values and thus adapting to suddenly changing operating conditions.

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.As one of the examples illustrating the relevance of the adaptive function of the data processing system, we can cite the situation when the combined seismic-acoustic detection tool is used for its intended purpose by the object of protection - a person in the areas of airports, passing the flight routes of aircraft on the take-off-landing trajectory, when the sound pressure significantly exceeds the specified maximum threshold values of acoustic signals. At the same time, the data processing system, which was initially in the mode of complex, synchronous analysis of seismic and acoustic signals, adapts its work and automatically switches to the mode of analyzing only seismic signals. After the flight of the aircraft and the sound pressure drops below the maximum threshold values, the data processing system automatically restores its work in the mode of complex, synchronous analysis of seismic and acoustic signals.

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.It should be noted that the ability to select the object of protection - a person - the mode of operation of the combined seismic-acoustic detection tool in the mode of separate analysis of seismic signals or in the mode of separate analysis of acoustic signals allows it to be protected and warned about the detection of third-party objects - potential carriers of latent threats in specific environmental conditions. Wednesday. Such specific conditions include, for example, a sandy desert or swampy area, in which it is more expedient to initially apply the mode of a separate analysis of acoustic signals, since the values of seismic signals, approaching third-party objects - potential carriers of latent threats, can be comparable to the background values in these mobile -amorphic environments.

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.It should also be noted that the possibility of casting (placing) a combined seismic-acoustic detection device using projectiles, such as a crossbow, a bow, allows you to create disguised lines of protection for objects, including in confined spaces on vertical surfaces, for example, the walls of buildings , trees and other objects. This possibility is especially relevant, for example, during positional confrontation in a combat situation in urban conditions (buildings, communications and other objects), or in wooded areas, or during special operations.

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.When implementing the claimed combined seismic-acoustic detection tool using the listed features, it will be possible to ensure the protection and warning of the protected object - a person about third-party objects-potential carriers of latent threats using a combined seismic-acoustic detection tool by means of operational, subtle, remote creation of those close to the object protection of camouflaged security lines.

Claims

Combined seismic-acoustic detection means containing an electronic unit, which includes a seismic sensor, a data processing system, a wireless communication system, a power supply system, characterized in that it is structurally made in the form of an arrow with replaceable tips and with the possibility of its remote placement by the throwing method , and is additionally equipped with an acoustic sensor and a means of informing the object of protection - a person about the detected threats, located in the upper part of the boom, while the data processing system is made with the possibility of generating a threat signal both in the modes of separate analysis of either seismic or acoustic signals, and in the mode of joint synchronous analysis of seismic and acoustic signals, in which, with the help of the corresponding dependence, previously entered into its memory, the data processing system is equipped with the ability to automatically change the signal analysis modes.