Широков І. Б., Демерза А. Н. Севастопольський національний технічний університет, кафедра радіотехніки Студмістечко, Севастополь – 335053, Україна Тел.: +38 (0692) 55-000-5, факс: 55-414-5, e-mail : shirokov@stel.sebastopol.ua

Анотація – Розглянуто метод пошуку постраждалих під товщею породи або льоду після стихійних лих, що поєднує в собі одночасне використання як низькочастотної, так і мікрохвильової техніки.

I. Вступ

Перед МНС та іншими пошуковими службами часто виникає завдання пошуку людей під шаром породи або льоду після всіляких стихійних лих: завалів шахт, каменепадів, лавин, селів і т.д. Дана проблема гостро стоїть перед пошуковими службами нашої країни через часті аварій на гірничодобувних шахтах, коли необхідно в короткий проміжок часу точно визначити місце розташування людей під товщею породи. Дану проблему можна вирішити, застосувавши радарні методи. У товщі породи на далекі відстані поширюються щодо низькочастотні радіосигнали, при цьому неможливо добитися високої роздільної здібності пошукових систем. Високої роздільної здатності можна досягти при застосуванні високочастотних радіосигналів, але при цьому дальність виявлення буде набагато менше, ніж при використанні низькочастотних радіосигналів. Сказане можна проілюструвати малюнком 1, де показані залежності проникаючої здатності П і роздільної здатності Р радіосигналів в залежності від частоти Ч.

Рис. 1. Проникаюча і роздільна здатність радіосигналів в залежності від частоти.

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

Перетин цих кривих не дає, однак, оптимального вибору частоти пошуку. Швидше навпаки, і що дозволяє і проникаюча здатність сигналів в точці перетину кривих однаково погана.

Більш доцільним представляється використання в пошукових системах радіосигналів як низькочастотних, так і високочастотних. Використання низькочастотного сигналу забезпечить грубу оцінку місця розташування потерпілих, а використання високочастотного сигналу забезпечить у міру наближення до об’єкта визначення його точного місця розташування. У даному доповіді описується метод з використанням низькочастотного і високочастотного радіосигналу в пошукових системах.

II. Основна частина

Пошукова система (рис. 2) складається з пошукового приладу і «маячка», який знаходиться у людини, робота якого пов’язана з можливістю виникнення тієї чи іншої небезпечної ситуації.

Рис. 1. Структурна схема пошукової системи Fig. 2. Block-diagram of searching system

«Маячок» включається безпосередньо перед виходом людини в небезпечну зону.

Пошуковий прилад включає в себе: перший генератор низької частоти ГНЧ1, приймач другий низький частоти ПНЧ2, вузькосмуговий фільтр налаштований на другий низькочастотний сигнал УФ2, магнітні антени МА1 і МА4; генератор високої частоти ГВЧ, циркулятор, мікрохвильову антену А1, змішувач СМ, виборчий підсилювач ВП, амплітудний детектор АТ, мікропроцесор МП і індикатор І. «Маячок» в свою чергу складається з: магнітних антен МА2 і МАЗ, мікрохвильовою антени А2, вузькосмугового фільтра налаштованого на перший низькочастотний сигнал УФ1, детектора несучої ДН, порогового пристрою ПУ, генератор друге низькочастотного сигналу ГНЧ2, циркулятора, підсилювача високої частоти УВЧ, дискретного фазовращателя ДФ та генератора третього низької частоти ГНЧЗ.

Генератор низької частоти ГНЧ1 через магнітну антену МА1 випромінює в простір низькочастотний гармонійний радіосигнал. Даний сигнал є сигналом включення «маячка».

При появі даного сигналу в магнітної антени МА2, він проходить через вузькосмуговий фільтр УФ2, налаштований на частоту даного сигналу, вступаючи на детектор несучої ДН. Після детектора несучої сигнал надходить на порогове пристрій, при спрацьовуванні якого включаються ГНЧ2, УВЧ і ГНЧЗ. Генератор ГНЧ2 при включенні починає виробляти гармонійний сигнал який випромінюється магнітної антеною МАЗ і з’являється в антені МА4, вузькосмуговий фільтр виділяє даний сигнал з усієї можливої ​​сукупності радіосигналів. Потім виділений сигнал надходить на приймач низької частоти ПНЧ2, де він обробляється і подається на мікропроцесор МК і відображається на індикаторі І. Діаграма спрямованості магнітної антени має форму «вісімки», що дає можливість по мінімуму сигналу в антені грубо оцінити місце розташування об’єкту пошуку. При цьому необхідно врахувати, що гармонійні сигнали виробляються генераторами ГНЧ1 і ГНЧ2 повинні відрізнятися за частотою. Це необхідно, щоб уникнути проникнення сигналу включення з МА1 в МА4.

У міру наближення до об’єкта пошуку високочастотний сигнал виробляється ГВЧ, випромінюючи в простір через мікрохвильову антену А1, досягає мікрохвильової антени А2, розташованої на «Маячку». Після цього високочастотний гармонійний сигнал надходить на підсилювач високої частоти УВЧ.

Посилений високочастотний сигнал надходить на дискретний фазовращатель ДФ, зміна фази якого задається третім генератором низької частоти ГНЧЗ. Монотонне зміна фази високочастотного сигналу призводить до зрушення його частоти [1]. Так леї, зрушений за частотою щодо вихідного, сигнал через циркулятор надходить в мікрохвильову антену А2 і випромінюється в простір. Вловлюючи-чись ​​мікрохвильовій антеною А1 сигнал через циркулятор надходить в змішувач СМ, в який також надходить сигнал з генератора високої частоти ГВЧ. З суміші даних сигналів виборчим підсилювачем ІУ виділяється сигнал різницевої частоти, який посилюється і надходить на амплітудний детектор. Потім сигнал надходить на мікропроцесор МП, де аналізується його амплітуда в залежності від відносного положення мікрохвильових антен. Оскільки мікрохвильові антени мають вузьку діаграму направленості, то можна говорити про точне визначення місця розташування об’єкта по максимуму сигналу. Результати грубого і точного вимірювання напрямки на об’єкт обробляються мікропроцесором і відображаються на індикаторі І. Додатково мікропроцесором вимірюються амплітуди обох сигналів, що дає можливість оцінити дальність до «маячка». Таким чином, оцінюючи амплітуди сигналів, можна однозначно визначити напрямок на об’єкт пошуку та орієнтовно дальність до нього.

I. Висновок

Таким чином, розроблений метод пошуку потерпілих при стихійних лихах дозволяє оцінити місце розташування об’єкта пошуків як грубо, так і точно в міру наближення до нього. Це дає можливість провести пошук постраждалих в найкоротший проміжок часу, що особливо важливо в даній ситуації. Зважаючи невеликій вартості елементної бази розглянутої системи, можливе широке використання даного методу структурами МНС та іншими рятувальними організаціями, що зробить їх роботу ефективною.

II. Список літератури

[1] Широков І. Б. Пристрій для вимірювання амплітуди і

різниці фаз / / А.С. 1486942 (СРСР), БІ № 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.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»