Устройство для обнаружения диэлектрической мины

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МИНЫ(71) Заявитель Государственное учреждение Научноисследовательский институт Вооруженных сил Республики Беларусь(72) Авторы Гуринович Александр Николаевич Гринкевич Антон Витальевич Савенко Сергей Александрович(73) Патентообладатель Государственное учреждение Научно-исследовательский институт Вооруженных сил Республики Беларусь(57) Устройство для обнаружения диэлектрической мины, содержащее генератор опорного напряжения, вычислитель модуля,идентичных каналов, линию задержки и высокочастотный смеситель, первый вход которого соединен с источником опорного сигнала, выход со входом линии задержки, а второй вход - с приемником сигнала, отраженного от диэлектрической мины каждый изканалов содержит последовательно соединенные смеситель, сумматор и коррелятор, вход которого соединен с соответствующим выходом линии задержки и с первым входом смесителя, а выход - с соответствующим входом вычислителя модуля и со вторым входом смесителя генератор опорного напряжения выходами соединен с соответствующими входами сумматоровканалов. 14846 1 2011.10.30 Изобретение относится к области обнаружения диэлектрических объектов в плотных средах, в частности диэлектрической мины в грунте. Известно устройство с непрерывным сигналом, которое содержит последовательно соединенные модулятор, генератор высокой частоты и передающую антенну, последовательно соединенные приемную антенну, усилитель высокой частоты и смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом генератора высокой частоты. Выход смесителя через гребенчатый режекторный фильтр подключен к формирователю импульсов и анализатору спектра 1. Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения и недостаточная разрешающая способность по глубине. Известно устройство подповерхностного радиолокационного зондирования, содержащее последовательно соединенные модулятор, генератор частотно-модулированного сигнала,ответвитель, предварительный усилитель, блок задержки, усилитель мощности и передающую антенну, смеситель, первый вход которого соединен со вторым выходом ответвителя, усилитель сигналов дальномерных частот, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого соединены с первыми входами персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ), обеспечивающей формирование кодов управления и вычисление по полученным данным геофизических параметров исследуемого подповерхностного слоя,второй вход которой соединен с выходом датчика местоположения, первые и вторые выходы ПЭВМ соединены соответственно с первыми входами управления усилителя сигналов дальномерных частот и с входами блока отображения и выдачи информации,первую и вторую приемные антенны, пространственно разнесенные между собой и подключенные к первому и второму входам высокочастотного переключателя, вход управления которого соединен с третьим выходом ПЭВМ, выход высокочастотного переключателя через последовательно соединенные смеситель и узкополосный фильтр соединен с входом усилителя сигналов дальномерных частот 2. Недостатками известного устройства являются сложность его реализации и недостаточная разрешающая способность по глубине. Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, реализующее обнаружение диэлектрических мин в грунте, содержащее последовательно соединенные генератор линейно-частотно-модулированного сигнала и передающую антенну, приемную антенну, усилитель мощности, смеситель (перемножитель), на второй вход которого поступает опорный сигнал с генератора линейно-частотно-модулированного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления оценки корреляционной матрицы, блок вычисления обращенной оценки корреляционной матрицы, блок реализации алгоритма вычисления оценки разностной частоты методом максимального правдоподобия, второй вход которого соединен с блоком формирования вектора обзора по частоте, вычислитель модуля и устройство отображения 3. Однако недостатком известного устройства является большое количество вычислительных операций, обусловленное обращением корреляционной матрицы сигнала, что предъявляет повышенные требования к производительности вычислительного устройства. Целью изобретения является уменьшение количества вычислительных операций и времени обработки при сохранении прежних характеристик обнаружения мины. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для обнаружения диэлектрической мины. Устройство для обнаружения диэлектрической мины содержит высокочастотный смеситель 1, линию задержки 2, смесители 3, 6, сумматоры 4, 7, корреляторы 5, 8, генератор опорного напряжения 9 и вычислитель модуля 10. Устройство работает следующим образом. На первый вход высокочастотного смесителя 1 поступает опорный сигнал, на второй вход - сигнал, отраженный от мины, возникающий за счет разностей диэлектрических проницаемостей на границе земля-мина. На выходе высокочастотного смесителя 1 вы 2 14846 1 2011.10.30 деляется сигнал разностной частоты, пропорциональной глубине установки мины, который поступает на линию задержки 2, где осуществляется временная задержка сигнала разностной частоты поканалам, количество которых выбирается не менее требуемого числа разрешаемых отражающих поверхностей. Рассмотрим принцип работы устройства на примере первого канала. С выхода линии задержки 2 сигнал разностной частоты поступает на коррелятор 5, на второй вход которого поступает сигнал с выхода сумматора 4. Сумматор 4 производит вычитание результата перемножения на смесителе 3 и опорного напряжения с генератора опорного напряжения 9. Генератор опорного напряжения 9 формирует напряжения заданной частоты 1 для соответствующего канала. Смеситель 3 осуществляет перемножение выходного сигнала первого канала и выходного сигнала линии задержки 2. Таким образом, если частота опорного напряжения генератора опорного напряжения 9 совпадает с разностной частотой сигнала на выходе высокочастотного смесителя 1, то выходная мощность сигнала в первом канале будет максимальна и обусловлена частотными составляющими, близкими к разностной частоте, а если нет, то на выходе первого канала выходная мощность стремится к нулю. На фиг. 2 изображены временные диаграммы, поясняющие принцип работы первого канала для случаев, когда частота разностного напряжения на выходе смесителя 1 равна частоте опорного напряжения на выходе генератора опорного напряжения 9 (фиг. 2, ) и когда данные частоты не равны (фиг. 2, Б). Работа остальных каналов аналогична работе первого. Выходные сигналы каждого изканалов поступают на вычислитель модуля 10, на выходе которого формируется радиолокационное изображение во временной области,изображенное на фиг. 3. Каждый отсчет временисоответствует значению частотыгенератора опорного напряжения 9. Максимальное значение напряжения вых (фиг. 3) соответствует совпадению значений частоты опорного сигнала и сигнала разностной частоты. Если сигнал разностной частоты содержит несколько частот, каждая из которых соответствует отражающей поверхности,то радиолокационное изображение будет содержать несколько максимумов (фиг. 4). Для получения радиолокационного изображения при помощи известного устройства,как отмечалось в 4, стр. 425, требуется вычисление 3 операций умножения для обращения корреляционной матрицы Ф и 2 операций умножения для расчета значения оценки данной матрицы на каждой частоте, где- количество каналов обработки, что предъявляет повышенные требования к вычислительному устройству. В предлагаемом устройстве для получения радиолокационного изображения необхо 2 димо вычислить (3) операции, что враз меньше по сравнению с известным 3 устройством. Источники информации 1. Метеорологический радар с непрерывным сигналом А.с. СССР 1751708, МПК 01 13/00, 1992. 2. Устройство подповерхностного радиолокационного зондирования Патент РФ 2100825, МПК 01 13/95, 1997. 3. Способ обнаружения диэлектрической мины и устройство для его реализации Патент РБ 10792, МПК 01 3/12, 2006. 4. Марпл мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения / Под ред. Рыжака И.С. - . Мир, 1990. - 584 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4