Distantsionny_kontrol_psikhofiziologicheskogo_sostoyania_s_pomoschyu_sverkhshirokopolosnoy_RLS
.pdf
41
Рис. 1.24. Радиолокатор "Radar Scope" разработанный DARPA, МО США.
Локатор имеет размер близкий к размеру телефонной трубки, выполнен в водонепроницаемом корпусе и питается от батарейки типа АА. Стоимость "Radar Scope" в серийном производстве оцени-
вается в $1000.
1.2.18. Медицинский радиолокатор.
Одним из возможных применений биорадиолокации, а возможно и наиболее перспективным,
является медицина. Этому вопросу посвящена работа E.M. Staderini, университет Рима, Италия
[215]. Потенциальные возможности рассматриваемой технологии в медицине связаны не только со способностью электромагнитных волн отражаться от поверхности тела человека, т.е. его кожи, но и проникать на некоторую глубину внутрь его тела, рис. 1.25. Преимуществом биорадиолокации явля-
ется возможность дистанционного и, следовательно, бесконтактного проведения измерений. Это преимущество особенно очевидно в случае ожоговых больных с большой площадью поражения ко-
жи. Среди других возможных областей применений биорадиолокации в медицине можно перечис-
лить следующие: сомнологию, различные виды функциональной диагностики, обследование сердца и грудной клетки.
Исследуется также возможность создания бесконтактного «детектора лжи», использующего сверхширокополосный импульсный радиолокатор [216]. В этом случае наиболее информативным параметром является вариабельность сердечного ритма.
42
Рис. 1.25. Радиолокационные методы потенциально могут дополнять существующие уль-
тразвуковые средства внутриутробной диагностики плода.
В своих исследованиях E.M. Staderini использовал относительно простой видеоимпульсный радиолокатор с дипольной антенной, собранный из доступных в продаже компонентов, рис. 1.26.
Центральная частота составляла около 800 МГц.
Рис. 1.26. Радиолокатор, предназначенный для медицинских исследований [215].
43
1.2.19. Разработка СШП радара для наблюдения через стены при поддержке ВМС США и
Национального института юстиции.
Требования борьбы с терроризмом стимулирую достаточно масштабные научно-
исследовательские работы, особенно в США. Из опубликованных за последние годы работ, по-
видимому, одной из наиболее интересных является [174]. В работе описываются эксперименты с ра-
диолокатором с непрерывным излучением, частота которого изменяется по ступенчатому закону в диапазоне от 450 МГц до 2 ГГц. Антенная система радара представляла собой решетку шириной 2.2
м и высотой 36 см, которая могла складываться до размера 40.5 63.5 36см, рис. 1.27.
Рис. 1.27. Экспериментальная радиолокационная система, предназначенная для наблюдения за людьми за препятствиями.
По утверждению разработчиков, радиолокатор обладает максимальной однозначной дально-
стью действия до 100 м на открытой местности и при этом способен обнаруживать людей на дально-
сти до 12 м через 3 промежуточных стены здания и на расстоянии 40 м через плотную раститель-
44
ность. Разрешение по дальности составляет около 0.1 м. Так же утверждается, что прибор способен строить изображение за железобетонной стеной, рис. 1.28.
Рис. 1.28. Пример изображения двух человек, полученного за 30 см бетонной стеной.
1.2.20. Приборы для поиска пострадавших в стихийных бедствиях Marmara Research
Center.
Для поиска пострадавших, находящихся под обломками зданий в результате стихийных бед-
ствий, под руководством А. Вертия в International Laboratory for High Technologies, Material and Chemistry Technology Institute, Marmara Research Center. TUBITAK, Турция, разработан высокочув-
ствительный радиолокатор непрерывного излучения, который может работать на нескольких фикси-
рованных частотах в оптимально выбранном частотном диапазоне [236]. Основными признаками жизни являются амплитудно-частотная модуляция отраженного от живого человека сигнала. Радар способен фиксировать такую модуляцию в диапазоне 0.1-10 Гц и подавлять помехи от других источ-
ников. Данная задача выполняется как техническими средствами, так и специализированным про-
граммным обеспечением. Радар состоит из синтезатора частоты с низким фазовым шумом, высоко-
чувствительного квадратурного приемника, двух узконаправленных антенн с низким уровнем боко-
вых лепестков и низким уровнем взаимосвязи. Основной акцент при разработке радиолокатора был сделан на программное обеспечение, которое осуществляет необходимую обработку сигнала. Внеш-
ний вид радиолокатора представлен на рис. 1.29.
45
Рис.1.29. Внешний вид радиолокатора А. Вертия на испытаниях.
Для испытания радиолокационных средств обнаружения людей находящихся в завалах и за стенами зданий в Marmara Research Center был созданы специализированные экспериментальные стенды, внешний вид которых представлен на рис. 1.30.
а) б)
Рис. 1.30. Экспериментальные стенды Marmara Research Center, Турция, предназначенные для испытания радиолокационных средств обнаружения людей находящихся в завалах а) и за сте-
нами зданий б).
Пример регистрации параметров пульса и дыхания человека находящегося в трубе на глубине 2
м приведен на рис. 1.31. Во время эксперимента человек дважды с нулевой секунды по 6-ю и с 18-й
по 27-ю задерживал дыхание, и тогда на осциллограмме явно наблюдалось сердцебиение.
46
Рис. 1.31. Осциллограммы записи дыхания и сердцебиения человека в трубе на глубине 2 м.
Для решения задачи обнаружения людей за стенами зданий разработан усовершенствованный многочастотный радиолокатор, рис. 1.32, параметры которого представлены в табл. 1.8. Локатор спо-
собен работать как в непрерывном режиме, так и в режиме со ступенчатым изменением частоты.
Второй режим использован для измерения дальности до объекта обнаружения, хотя чувствительность в непрерывном режиме работы прибора выше.
Рис. 1.32. Локатор со ступенчатым изменением частоты. Рабочий диапазон частот 960-
47
1800 МГц.
Таблица 1.8
|
|
|
Единица |
|
Параметр |
|
Значение |
|
Комментарий |
|
|
|
измерений |
|
|
|
|
|
|
Частотный диапазон |
960-1800 |
МГц |
|
|
|
|
|
|
|
Шаг по частоте |
|
1-50 |
МГц |
|
|
|
|
|
|
Режим работы |
|
|
|
Непрерывный или с |
|
|
|
|
изменением частоты (шаг |
|
|
|
|
по частоте: 32, 64, 128, 256) |
|
|
|
|
|
Динамический |
диапа- |
100 |
дБ |
|
зон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальная |
мощ- |
14 |
дБм |
|
ность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Разрешение по дально- |
0.5-1 |
м |
|
|
сти |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение питания |
9-24 |
В |
|
|
|
|
|
|
|
Потребляемая |
мощ- |
5 |
Вт |
|
ность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При обнаружении через кирпичную стену дальность действия составляла до 20 м, а при обна-
ружении человека под слоем грунта проникающая способность локатора составляла до 5 м в сухом песке. Для испытания радиолокатора был создан экспериментальный стенд.
Экспериментальный стенд представлял собой три последовательные кирпичные стены, толщи-
на которых составляла около 20 см. Расстояние между стенками было равно 5 м, рис. 1.33а. Антенны радиолокатора располагались непосредственно у первой кирпичной стены. Примеры регистрируемых радиолокатором сигналов от человека, перемещающегося за стенами стенда, представлен на рис.
1.33б. На этом рисунке по горизонтальной оси отложено расстояние от антенны радиолокатора в
48
метрах, а по вертикальной оси – относительное время. Амплитуда перемещения человека составляла
2-3 м. Человек уверенно детектировался, в том числе и за третьей стеной на расстоянии до 18 м.
а) |
б) |
Рис. 1.33. Схема экспериментального стенда а) |
и результат обнаружения перемещений человека за |
кирпичными стенами б). |
|
Еще одним типом радиолокатора способным не только обнаруживать людей, но и получать их изображение за препятствиями, является радиолокационный томограф [236, 225]. Изображение стен-
да, на котором демонстрируется возможность радиолокационной томографии, приведено на рис. 1.34.
Этот метод позволяет получать двумерные изображения человека и даже определять наличие на нем оружия, рис 1.35.
49
Рис. 1.34. Внешний вид демонстрационного стенда с радиолокационным томографом. На
груди у человека расположено огнестрельное оружие – автомат Томпсона.
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
0.04000 |
|
|
|
|
|
|
0.08000 |
|
1.0 |
|
|
|
|
0.1200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.1600 |
|
|
|
|
|
|
0.2000 |
|
|
|
|
|
|
0.2400 |
|
0.8 |
|
|
|
|
0.2800 |
|
|
|
|
|
|
0.3200 |
Title |
|
|
|
|
|
0.3600 |
0.6 |
|
|
|
|
0.4000 |
|
|
|
|
|
|
||
Y Axis |
|
|
|
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
0.0 |
|
|
|
|
|
|
0.0 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
AdemImage |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X Axis Title |
|
0.155m surface |
|
|
|
|
|
|
|
TWOSN8E151XYQ |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0.05000 |
|
1.0 |
|
|
|
0.1000 |
|
|
|
|
0.1500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2000 |
|
0.8 |
|
|
|
0.2500 |
|
|
|
|
0.3000 |
|
|
|
|
|
|
|
Title |
|
|
|
|
0.3500 |
0.6 |
|
|
|
0.4000 |
|
|
|
|
|
||
Y Axis |
|
|
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Adem+avtomat |
|
0.0 |
|
|
|
0.155m |
|
0.0 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
X Axis Title
а) б)
Рис. 1.35. Изображения человека, полученные с помощью радиолокатора: а) – человек без оружия, б) – человек с оружием.
Хотя приведенные радиоизображения весьма впечатляют, остается сомнение в возможности применения метода радиолокационной томографии при зондировании через стены с высоким уров-
нем поглощения и неоднородностью среды. Такими являются железобетонные конструкции, которые весьма распространены в России. Впрочем, это замечание относится ко всем устройствам, в которых используются антенные решетки. Наличие в ближней зоне элемента антенной решетки металличе-
50
ского объекта арматуры конструкции может непредсказуемым образом сказаться на диаграмме направленности и фазовых соотношениях принимаемых сигналов. Еще более худшим является поло-
жение, когда размер ячеи арматуры меньше длины волны, излучаемой радиолокатором. В этом слу-
чае стена может стать абсолютно непрозрачной для его излучения.
1.2.21. Радиолокатор для обнаружения пострадавших ООО НПП «ПЛИС-ЛТД».
По-видимому, единственной российской разработкой, достигшей стадии практического ис-
пользования, является радиолокационный обнаружитель пострадавших в чрезвычайных ситуациях РАДАР-01, рис. 1.36. Данный прибор был разработан ООО НПП «ПЛИС-ЛТД» по заданию мини-
стерства ГО и ЧС РФ.
Рис. 1.36. Радиолокатор РАДАР-01, предназначенный для обнаружения пострадавших в
ЧС.
Прибор предназначен для поиска и определения местоположения живых людей под завалами из различных строительных материалов, под снегом, песком. Обнаружение живых людей осуществ-
ляется путем радиолокационного зондирования предполагаемого места нахождения пострадавших.
Отраженный от тела человека сигнал модулируется признаками "живого человека" (дыхание, серд-