МЕТОД ПОИСКА ПОСТРАДАВШИХ ПРИ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЯХ

April 14, 2012 by admin Комментировать »

Широков И. Б., Демерза А. Н. Севастопольский национальный технический университет, кафедра радиотехники Студгородок, Севастополь – 335053, Украина Тел.: +38 (0692) 55-000-5, факс: 55-414-5, e-mail: shirokov@stel.sebastopol.ua

Аннотация – Рассмотрен метод поиска пострадавших под толщей породы или льда после стихийных бедствий, сочетающий в себе одновременное использование как низкочастотной, так и микроволновой техники.

I.  Введение

Перед МЧС и другими поисковыми службами часто возникает задача поиска людей под слоем породы или льда после всевозможных стихийных бедствий: завалов шахт, камнепадов, лавин, селей и т.д. Данная проблема остро стоит перед поисковыми службами нашей страны ввиду частых аварий на горнодобывающих шахтах, когда необходимо в короткий промежуток времени точно определить местоположение людей под толщей породы. Данную проблему можно решить, применив радарные методы. В толще породы на дальние расстояния распространяются относительно низкочастотные радиосигналы, при этом невозможно добиться высокой разрешающей способности поисковых систем. Высокой разрешающей способности можно добиться при применении высокочастотных радиосигналов, но при этом дальность обнаружения будет намного меньше, чем при использовании низкочастотных радиосигналов. Сказанное можно проиллюстрировать рисунком 1, где показаны зависимости проникающей способности П и разрешающей способности Р радиосигналов в зависимости от частоты Ч.

Рис. 1. Проникающая и разрешающая способности радиосигналов в зависимости от частоты.

Fig. 1. Relation of penetrating and resolution abilities of radio signals vs. frequency

Пересечение этих кривых не дает, однако, оптимального выбора частоты поиска. Скорее наоборот, и разрешающая и проникающая способность сигналов в точке пересечения кривых одинаково плохая.

Более целесообразным представляется использования в поисковых системах радиосигналов как низкочастотных, так и высокочастотных. Использование низкочастотного сигнала обеспечит грубую оценку местоположения пострадавших, а использование высокочастотного сигнала обеспечит по мере приближения к объекту определение его точного местоположения. В данном докладе описывается метод с использованием низкочастотного и высокочастотного радиосигнала в поисковых системах.

II.  Основная часть

Поисковая система (рис. 2) состоит из поискового прибора и «маячка», который находится у человека, работа которого связана с возможностью возникновения той или иной опасной ситуации.

Рис. 1. Структурная схема поисковой системы Fig. 2. Block-diagram of searching system

«Маячок» включается непосредственно перед выходом человека в опасную зону.

Поисковый прибор включает в себя: первый генератор низкой частоты ГНЧ1, приёмник второй низкой частоты ПНЧ2, узкополосный фильтр настроенный на второй низкочастотный сигнал УФ2, магнитные антенны МА1 и МА4; генератор высокой частоты ГВЧ, циркулятор, микроволновую антенну А1, смеситель СМ, избирательный усилитель ИУ, амплитудный детектор АД, микропроцессор МП и индикатор И. «Маячок» в свою очередь состоит из: магнитных антенн МА2 и МАЗ, микроволновой антенны А2, узкополосного фильтра настроенного на первый низкочастотный сигнал УФ1, детектора несущей ДН, порогового устройства ПУ, генератор второго низкочастотного сигнала ГНЧ2, циркулятора, усилителя высокой частоты УВЧ, дискретного фазовращателя ДФ и генератора третьей низкой частоты ГНЧЗ.

Генератор низкой частоты ГНЧ1 через магнитную антенну МА1 излучает в пространство низкочастотный гармонический радиосигнал. Данный сигнал является сигналом включения «маячка».

При появлении данного сигнала в магнитной антенне МА2, он проходит через узкополосный фильтр УФ2, настроенный на частоту данного сигнала, поступая на детектор несущей ДН. После детектора несущей сигнал поступает на пороговое устройство, при срабатывании которого включаются ГНЧ2, УВЧ и ГНЧЗ. Генератор ГНЧ2 при включении начинает вырабатывать гармонический сигнал который излучается магнитной антенной МАЗ и появляется в антенне МА4, узкополосный фильтр выделяет данный сигнал из всей возможной совокупности радиосигналов. Затем выделенный сигнал поступает на приёмник низкой частоты ПНЧ2, где он обрабатывается и подаётся на микропроцессор МК и отображается на индикаторе И. Диаграмма направленности магнитной антенны имеет форму «восьмёрки», что дает возможность по минимуму сигнала в антенне грубо оценить местоположение объекта поиска. При этом необходимо учесть, что гармонические сигналы вырабатываемые генераторами ГНЧ1 и ГНЧ2 должны отличаться по частоте. Это необходимо, чтобы избежать проникновения сигнала включения из МА1 в МА4.

По мере приближения к объекту поиска высокочастотный сигнал вырабатываемый ГВЧ, излучаясь в пространство через микроволновую антенну А1, достигает микроволновой антенны А2, расположенной на «маячке». После этого высокочастотный гармонический сигнал поступает на усилитель высокой частоты УВЧ.

Усиленный высокочастотный сигнал поступает на дискретный фазовращатель ДФ, изменение фазы которого задаётся третьим генератором низкой частоты ГНЧЗ. Монотонное изменение фазы высокочастотного сигнала приводит к сдвигу его частоты [1]. Да лее, сдвинутый по частоте относительно исходного, сигнал через циркулятор поступает в микроволновую антенну А2 и излучается в пространство. Улавлива- ясь микроволновой антенной А1 сигнал через циркулятор поступает в смеситель СМ, в который также поступает сигнал с генератора высокой частоты ГВЧ. Из смеси данных сигналов избирательным усилителем ИУ выделяется сигнал разностной частоты, который усиливается и поступает на амплитудный детектор. Затем сигнал поступает на микропроцессор МП, где анализируется его амплитуда в зависимости от относительного положения микроволновых антенн. Поскольку микроволновые антенны имеют узкую диаграмму направленности, то можно говорить о точном определении местоположения объекта по максимуму сигнала. Результаты грубого и точного измерений направления на объект обрабатываются микропроцессором и отображаются на индикаторе И. Дополнительно микропроцессором измеряются амплитуды обоих сигналов, что дает возможность оценить дальность до «маячка». Таким образом, оценивая амплитуды принимаемых сигналов, можно однозначно определить направление на объект поиска и ориентировочно дальность до него.

I.    Заключение

Таким образом, разработанный метод поиска пострадавших при стихийных бедствиях позволяет оценить местоположение объекта поисков как грубо, так и точно по мере приближения к нему. Это даёт возможность произвести поиск пострадавших в кратчайший промежуток времени, что особо важно в данной ситуации. Ввиду небольшой стоимости элементной базы рассмотренной системы, возможно широкое использование данного метода структурами МЧС и другими спасательными организациями, что сделает их работу эффективной.

II.   Список литературы

[1] Широков И. Б. Устройство для измерения амплитуды и

разности фаз // А.С. 1486942 (СССР), БИ №22,

15.06.1989, С01Р13/04.

THE SEARCH METHOD OF NATURAL DISASTER VICTIMS

Shirokov I. B., Demerza A. N.

Sevastopol National Technical University, Department of radio engineering Studgorodok, Sevastopol – 335053, Ukraine Tel.: +38 (0692) 55-000-5, fax: 55-414-5 E-mail: shirokov@stel. sebastopol. ua

Abstract – The method of people searching under the rock or ice after the natural disaster, which combines the usage of low frequency technique, as well as microwave one, is discussed.

I.  Introduction

The problem of victims’ search after the natural disaster is important for our country because of frequent accidents on coal mines. It is strictly necessary to find a person very quickly. Radar methods are very suitable for solving this problem. Low frequency oscillations are propagated for a long distance inside the rock, but they are poor localized. High frequency oscillations are well-localized, but very rapidly faded in a rock. We suggest using both low frequency and high frequency oscillations for realizing of new search method.

II.  Main part

The searching system consists of a searching device and “a beacon”. The searching device radiates the low frequency oscillation. This oscillation can be treated as the turning-on signal for “beacon”. The last one radiates another low frequency oscillation for the rough searching of a person. At the same time, as the searching device becomes closer to “beacon”, it receives the high frequency oscillation, transforms it and re-radiates new high frequency oscillation back with its microwave antenna. The searching device mixes the initial oscillations and new one and fix out the difference. The amplitude of difference signal is rated to microwave antenna pattern and to distance between searching device and “beacon”. The microcontroller processes both these signals and reflects the searching results on indicator.

III.  Conclusion

So, the presented method lets to produce rapid estimation of the location of natural disaster victim roughly and after that locate a person exactly as searcher will be closer to him. It allows carrying out the search in short time. Because of low cost of presented system it can be used with Force-majeur Ministry structure and other rescue services for effective work.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты