Конструкция многофункциональной радиолокационной досмотровой системы

Изобретение относится к конструкции досмотровых рамок, предназначенных для обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) и других запрещенных предметов на теле человека в местах большого скопления людей в аэропортах, морских и речных вокзалах, театрах, стадионах и пр. местах на основе радиолокации малой дальности. Достигаемый технический результат – обеспечение обнаружения различных типов запрещенных предметов при минимализации габаритно-массовых характеристик досмотровой системы. Технический результат достигается путем оптимального размещения на рамке передающих и приемных антенн, выбора необходимого их количества для создания апертуры антенного поля, обеспечивающего обнаружение различных типов запрещенных предметов за счет использования свойств линейной MIMO-системы (Multiple Input – Multiple Output, множественный вход – множественный выход). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к конструкции досмотровых рамок, предназначенных для обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) и других запрещенных предметов на теле человека в местах большого скопления людей в аэропортах, морских и речных вокзалах, театрах, стадионах и пр. местах на основе радиолокации малой дальности.

Почти все досмотровые стационарные конструктивы выполнены в виде П-образной рамки, через которую проходит человек, а все электронные компоненты досмотра расположены по периметру рамки, можно сказать, «размазаны», т.е. конструктивы не малогабаритны и их размеры составляют в среднем два метра в высоту, полтора метра в ширину и полметра в глубину. В силу этих габаритов довольно трудно их замаскировать. Редко встречаются односторонние досмотровые рамки, но в силу их технических решений (применение нескольких трансформаторных катушек) всё равно довольно габаритны.

Общей проблемой создания досмотровых рамок являются следующие:

• рамка должна быть незаметной, т.е. пассажиры, болельщики и др. не должны заметить её (могут только догадываться о существовании таковой);

• рамка должна быть безвредной для здоровья проверяемых не только с точки зрения применения активных волн, но и не должна иметь токсичных материалов;

• рамка должна иметь габаритные размеры, достаточные для свободного прохода человека и группы людей;

• рамка должна иметь минимальную себестоимость и высокую технологичность изготовления и сборки.

• рамка должна иметь максимальную разрешающую способность;

• рамка должна распознавать самые «перспективные» ВВ, так называемые жидкие ВВ (бинарного действия).

Отдельно заметим, что в настоящее время досмотровые рамки-сканеры выполняются индивидуально на каждый тип запрещенного предмета:

- магнитные материалы, например, железо: пистолеты, ножи, кастеты и пр.;

- немагнитные материалы;

- диэлектрики: пластмасса, пластик (флаеры);

- взрывчатые вещества;

- наркотики и т.д.

Т.е. досмотровой рамки, с помощью которой моно обнаружить запрещенные предметы из различных материалов не существует.

Известен прибор досмотрового оборудования, который в режиме реального времени позволяет дистанционно распознавать на теле человека различные предметы, в том числе неметаллические и герметично упакованные. Основное применение прибора – контроль предметов, запрещенных к перевозу (проносу) для обеспечения безопасности людей и защиты имущества «Ручной сканер И-СКАН ЧМ» E-mail: [e-mail].

При всех своих достоинствах сканер имеет следующие недостатки: ручной досмотр (занимает много времени), а также неполная достоверность, т.к. он пропустить некоторые участки тела человека, а главное – невозможность досмотра в местах большого скопления людей: аэропорты, стадионы и пр., когда нужна большая оперативность.

Известны досмотровые способы, см., например, патент РФ №2639003 от 21.12.2017, патент РФ №2294549 от 27.02.2007. В основу способов положены классические рамки и материалы с двумя или более каналами активных волн и приемников соответственно.

Недостатки:

- разрешающая способность явно недостаточна в силу самой конструкции, которая выполнена на уровне конца двадцатого века;

- попутно заметим, что и сама идея обнаруживать ВВ по электрической проводимости ВВ не выдерживает никакой критики, т.к. масса обнаруживаемого ВВ лежит в предела 1.8 – 2.2 кг. А если меньше? Один человек несет на себе 1.0 кг, второй – 1.0 кг, третий – 1.0 кг и т.д. Что в итоге? Понятно;

- обнаруживает только ВВ из наиболее распространенных типа тринитротолуол;

- обнаруживает только ВВ, а другие запрещенные предметы не обнаруживает, например, наркотики.

Известен патент РФ №2623420 от 26.06.2017, в котором применена система изоляции человека с ВВ от окружающего пространства в случае обнаружения ВВ за счет применения досмотровой рамки классического типа (по электрической проводимости) к тому же очень дорогая конструкция.

Недостатки те же, что и в предыдущих двух патентах.

Применение конструкции по предлагаемому техническому решению в известных источниках авторами не обнаружено.

Технической задачей изобретения является создание функционально-законченного конструктива, отвечающего заложенным высоким техническим характеристикам MIMO-системы при минимализации габаритно-массовых характеристик и способного обнаруживать различные типы запрещенных предметов.

Технический результат достигается за счет оптимального размещения на рамке передающих и приемных антенн, также выбора необходимого их количества для создания такой эффективной апертуры антенного поля, которая позволяет безусловно решать поставленные технические задачи за счет более полного использования высоких качеств линейной MIMO-системы (это Multiple Input – Multiple Output, множественный вход – множественный выход).

Для решения поставленной задачи предлагается конструкция радиолокационной досмотровой системы, характеризующаяся тем, что содержит одну или более несущих рамок, выполненных в виде плоских панелей, образующих антенные решетки, на передней стороне которых размещены N-передающих излучателей, причём N как минимум один, и m-приёмных антенн, причём m >= N, на задней стороне панели или сбоку размещена электронная плата, также конструкция содержит мониторы досмотра с запоминающими устройствами по числу рамок, расположенные на пункте досмотра, сами рамки закрыты радиопрозрачными фальшпанелями, все соединения межу указанными блоками выполнены экранированными проводами; конструкция может быть выполнена в двух или более панельном варианте для расширения функциональных возможностей: каждый излучающий и приёмный элемент антенной решётки предпочтительнее выполнен в виде малогабаритной спиральной антенны, но возможны и другие малогабаритные элементы.

На фиг.1 показана общая конструкция и взаимное расположение частей досмотровой рамки (вид спереди и сбоку), но без детализации.

На фиг.2 показан возможный вид излучателя (приемника) антенной решетки MIMO.

На фиг.1 нанесены следующие обозначения:

1 – досмотровая рамка с антенной решёткой;

2 – радиопрозрачная фальшпанель;

3 – стена;

4 – пол;

5 – потолок;

6 – блок электроники;

7 – одиночные излучатели;

8 – одиночные приёмники;

9 – отверстия для крепления рамки;

α – угол раскрыва диаграммы направленности апертуры антенной решетки.

Крепление рамки 1 к стене условно не показано, также условно не показан вид фальшпанели и её крепление к полу и потолку, т.к. это тривиальная задача.

Конструкция имеет следующие элементы и их соединения: на рамке 1 расположена антенная решетка, перед рамкой находится фальшпанель, закрывающая рамку и выполненная по фактуру и цвет окружающего интерьера.

На рамке 1 по сторонам расположены излучатели и приёмники антенной решетки (передатчики-излучатели и приемники одинаковой конструкции по принципу обратимости антенн).

Сзади рамки 1 расположен блок электроники 6, который управляет всей работой досмотровой рамки, а также он передаёт все данные досмотра в реальном времени на монитор оператора досмотра (условно не показан).

Одновременно все досмотровые изображения записываются в ЗУ для дальнейшего просмотра при необходимости.

Предлагается конструкция, в основу которой положен принцип сверхширокополосного радиолокатора с синтезированной апертурой (MIMO), позволяющая получить радио голографический синтез 3D изображений, т.е. по радиолокационной контрастности составляется радиолокационный «портрет» инородных включений, причем весь контур досматриваемого человека и инородные предметы на его теле и внутри показываются в цветовой гамме.

Это позволяет получить высокую разрешающую способность, высокое угловое разрешение за счёт синтеза апертуры при использовании малогабаритных антенн в составе MIMO.

Т.о. можно при данном конструктиве увидеть любые предметы на теле человека (или в багаже) даже с очень малыми размерами до 1 мм (в металле) и низкой отражающей способностью (например, наркотик в желудке).

Возможно размещение излучателей и приёмников по площади рамки и в другой закономерности, но в любом случае число излучателей равно числу приемников или число приемников больше числа излучателей, причем минимальное число излучателей равно единице, а приёмников – два.

Возможные варианты размещения рамок:

- с наклоном рамки под углом вниз (рамка расположена ближе к потолку);

- с наклоном рамки под углом вверх (рамка расположена ближе к полу);

- с изменяемым углом наклона механически от шагового электродвигателя по командам оператора (рамка расположена посредине);

- с автоматическим изменением угла наклона от шагового двигателя по специальной программе, введённой в процессор.

Возможен вариант использования рамки (антенной решётки) в виде криволинейной поверхности, например, второго порядка, относительно либо вдоль вертикальной оси симметрии, либо вдоль горизонтальной оси симметрии для увеличения разрешающей способности антенной решетки, причём, вогнутой кривой рамка расположена в сторону диаграммы направленности (ДН).

Предлагаемая конструкция и её техническое решение полностью соответствуют основному экономическому критерию «стоимость – эффективность».

1. Конструкция многофункциональной радиолокационной досмотровой системы, характеризующаяся тем, что содержит досмотровую несущую рамку, выполненную в виде плоской панели, образующую антенную решётку, на передней стороне которой размещены N - передающих излучателей и m - приёмных антенн, причём m≥N, на задней стороне панели или сбоку размещён электронный блок, также конструкция содержит монитор досмотра с запоминающим устройством, расположенные на пункте досмотра, при этом электронный блок обеспечивает получение по радиолокационной контрастности радиолокационного «портрета» инородных включений в досматриваемом человеке, а также предназначен для управления работой досмотровой рамки и для передачи данных досмотра в реальном времени на монитор оператора досмотра, сама рамка закрыта радиопрозрачной фальшпанелью, конструкция выполнена в двух или более панельном варианте, при этом каждый излучающий и приёмный элемент антенной решётки, выполнен в виде малогабаритной спиральной антенны.

2. Конструкция по п. 1 размещена на боковых поверхностях прохода с диаграммой направленности перпендикулярно несущей стене и/или под определенными углами наклона, причем каждая рамка конструкции размещена под своим определённым углом, причём углы наклона рамок могут изменяться механически от начальной установки на определённые градусы по команде оператора.