Valla virtual con haz de energía dirigido.

Una valla virtual con haz de energía dirigido, que comprende:

una fuente de alta potencia (210),

(610) de energía de ondas milimétricas

un director de haz (218) configurado para formar la energía de ondas milimétricas de la fuente de alta potencia en un haz de energía, en el que el haz de energía tiene una densidad de potencia del haz suficiente para producir dolor temporal para disuadir a un intruso de que cruce la valla virtual;

una secuencia de unidades de relé (220A), (220B), (620A), (620B), (620C) dispuestas a intervalos a lo largo de una longitud de la valla virtual; y

una unidad de terminación del haz (630) configurada para recibir el haz de energía de una última unidad de relé en la secuencia de unidades de relé, en la que la unidad de terminación del haz incluye uno o más sensores (132) configurados para determinar si el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido;

en la que cada unidad de relé en la secuencia comprende al menos un reflector que tiene potencia óptica, y cada unidad de relé está configurada para

recibir el haz de energía de una unidad previa;

recolimar el haz de energía; y

dirigir el haz de energía recolimado hacia una unidad posterior;

en la que la fuente de alta potencia está configurada para (i) generar la energía de ondas milimétricas que tiene una potencia menor hasta que se hace una determinación de que el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido y (ii) generar la energía de ondas milimétricas que tiene una potencia mayor después de que se hace la determinación de que el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido; y

en la que a la mayor potencia

el haz tiene una frecuencia 94 ± 1 GHz, y el haz tiene una densidad de potencia promedio superior a 0,7 vatios por centímetro cuadrado.

Valla virtual con haz de energía dirigido DESCRIPCIÓN

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ANTECEDENTES

Campo La presente divulgación se refiere a armas de energía dirigida y a armas de energía dirigida que emplean un haz de energía dirigido de ondas milimétricas de alta potencia en particular.

Descripción de la técnica relacionada Los haces de energía dirigidos de ondas milimétricas son un método conocido para repeler o disuadir a intrusos. Una haz de ondas milimétricas, tal como un haz de ondas milimétricas de banda W que tiene frecuencia de aproximadamente 94 GHz, puede penetrar en la piel de una persona intrusa a solo una profundidad de 1/64 de 2, 54 cm (una pulgada) . La energía de ondas milimétricas puede calentar la porción externa de la piel que contiene terminaciones nerviosas, y así producir un intenso dolor temporal sin ningún daño permanente para el intruso.

Se han propuesto las armas no letales de energía dirigida de ondas milimétricas portátiles y móviles para su uso en la supresión de disturbios y otras aplicaciones. Las armas no letales de energía dirigida de ondas milimétricas estacionarias se han propuesto para disuadir que personas no deseadas entren en áreas protegidas.

El documento 4.132.988 desvela un sistema de detección de intrusiones por radar que usa una valla virtual de haz de energía de ondas milimétricas. El documento US 2005/0156743A1 desvela un sistema de protección de áreas de ondas milimétricas de alta potencia. Las reivindicaciones 1 y 9 definen, respectivamente, un sistema y un método de una realización principal de la presente invención. Las realizaciones adicionales se definen en las reivindicaciones dependientes.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1 es un esquema óptico de una valla virtual con haz de energía dirigido. La FIG. 2 es un diagrama de bloques de una valla virtual con haz de energía dirigido. La FIG. 3 es una vista en perspectiva de una realización de una instalación de una valla virtual con haz de energía dirigido según una realización. La FIG. 4 es una vista lateral esquemática de una realización de una valla virtual con haz de energía dirigido. La FIG. 5 es una vista lateral esquemática de una realización de una valla virtual con haz de energía dirigido. La FIG. 6 es una vista desde arriba esquemática de una realización de una valla virtual con haz de energía dirigido. La FIG. 7 es un diagrama de flujo de una realización de un método para disuadir a intrusos de que crucen un límite.

En toda la presente descripción, a los elementos que aparecen en las figuras se les han asignado designadores de referencia de tres dígitos, en los que el dígito más significativo es el número de la figura y los dos dígitos menos significativos son específicos para el elemento. Puede suponerse que un elemento que no se describe conjuntamente con una figura tiene las mismas características y función que un elemento previamente descrito que tiene un designador de referencia con los mismos dígitos menos significativos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Descripción del aparato Refiriéndose ahora a la FIG. 1, un esquema óptico simplificado de una valla virtual con haz de energía dirigido 100 puede incluir una unidad de fuente 110, una primera unidad de relé 120A y una segunda unidad de relé 120B. La unidad de fuente 110 puede proporcionar un haz de energía 115A. La frecuencia del haz de energía es aproximadamente 94 GHz, de forma que el haz puede transmitirse a través de la atmósfera con pérdida relativamente baja debido a la ventana atmosférica de radio centrada en 94 GHz. La frecuencia del haz es 94 ± 1 GHz. El alcance de la sección transversal del haz de energía 115A en la unidad de fuente puede definirse por una abertura de salida de la unidad de fuente 112.

Aunque la primera unidad de relé 120A y la segunda unidad de relé 120B se ilustran esquemáticamente como lentes, las unidades de relé para haces de energía de alta potencia pueden estar comprendidas de elementos reflectantes en vez de lentes.

La primera unidad de relé 120A puede recibir el haz de energía 115A de la unidad de fuente 110. La primera unidad de relé 120A puede recolimar el haz de energía recibido 115A y dirigir el haz de energía recolimado 115B hacia la segunda unidad de relé 120B. En este contexto, el término "recolimar" pretende significar volver a formar el frente de onda del haz de energía 115A para reducir la divergencia del haz para aumentar la cantidad de energía que en realidad se administra a la segunda unidad de relé 120B. Similarmente, la segunda unidad de relé 120B recibe el haz de energía 115B de la primera unidad de relé. La segunda unidad de relé recolima el haz de energía y dirige el haz recolimado 115C a un terminador del haz 130. El terminador del haz 130 recibe y absorbe el haz de energía 115C. El terminador del haz 130 incluye uno o más detectores 132 para medir el nivel de potencia del haz de energía 115C y así determinar si el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido en cualquier punto a lo largo de la trayectoria del haz.

Para conservar la energía, la unidad de fuente de potencia 110 genera un haz de energía de baja potencia 115A hasta que se hace una determinación, usando detectores 132, de que el haz de energía ha sido al menos parcialmente interrumpido. Tras la determinación de que el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido, la unidad de fuente de potencia 110 genera un haz de energía de potencia completa 115A. En una realización, la unidad de fuente de potencia 110 genera el haz de energía de potencia completa 115A durante un intervalo de tiempo predeterminado, o hasta que la trayectoria del haz ya no sea interrumpida.

El haz de energía 115A y los haces de energía recolimados 115B, 115C pueden no colimarse perfectamente, pero pueden ser ligeramente divergentes o convergentes. En una realización, la primera unidad de relé 120A proyecta una imagen de la abertura de salida 112 de la unidad de fuente de potencia 110 sobre una abertura de entrada de la segunda unidad de relé 120B.

Similarmente, la segunda unidad de relé 120B proyecta una imagen de una abertura de salida de la primera unidad de relé 120A sobre la unidad de terminación 130. En el diagrama óptico esquemático de la FIG. 1, las aberturas de entrada y salida de las unidades de relé 120A, 120B son esencialmente las aberturas limpias de las lentes representadas.

En la FIG. 1 y todas las figuras posteriores, el tamaño de las unidades y los elementos ópticos están enormemente exagerados con respecto a la longitud de la trayectoria del haz entre unidades. Por ejemplo, el diámetro de los haces de energía y elementos ópticos asociados puede ser algunos metros, y la distancia entre unidades adyacentes puede ser cientos de metros a varios kilómetros.

Refiriéndose ahora a la FIG. 2, una realización de una valla virtual con haz de energía dirigido 200 incluye una unidad de fuente 210, una primera unidad de relé 220A y una segunda unidad de relé 220B. La unidad de fuente 210 incluye una fuente de energía de ondas milimétricas de alta potencia 212 y un director de haz 218 para recibir la energía de la fuente 212 y formar un haz de energía 215A. En esta realización, el director de haz 218 incluye un reflector secundario 214 y un reflector primario 216. El director de haz 218 puede incluir más o menos de dos reflectores y puede incluir otros elementos tales como lentes, prismas, polarizadores y similares. En la realización de la FIG. 2, el reflector secundario 214 se muestra como un reflector plano, y el reflector primario 216 se muestra como un reflector curvo cóncavo que tiene potencia óptica. Cualquiera o todos del reflector primario 216, reflector secundario 214 y otros reflectores, si están presentes, pueden tener potencia óptica. Cada reflector que tiene potencia óptica puede ser esférico, parabólico, elipsoidal, asférico, o alguna otra forma. Cualquiera o todos de los reflectores que tienen potencia óptica pueden ser matrices de reflexión pasiva tales como, por ejemplo, las matrices de reflexión... [Seguir leyendo]

1. Una valla virtual con haz de energía dirigido, que comprende:

una fuente de alta potencia (210) , (610) de energía de ondas milimétricas un director de haz (218) configurado para formar la energía de ondas milimétricas de la fuente de alta potencia en un haz de energía, en el que el haz de energía tiene una densidad de potencia del haz suficiente para producir dolor temporal para disuadir a un intruso de que cruce la valla virtual; una secuencia de unidades de relé (220A) , (220B) , (620A) , (620B) , (620C) dispuestas a intervalos a lo largo de una longitud de la valla virtual; y una unidad de terminación del haz (630) configurada para recibir el haz de energía de una última unidad de relé en la secuencia de unidades de relé, en la que la unidad de terminación del haz incluye uno o más sensores (132) configurados para determinar si el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido; en la que cada unidad de relé en la secuencia comprende al menos un reflector que tiene potencia óptica, y cada unidad de relé está configurada para recibir el haz de energía de una unidad previa; recolimar el haz de energía; y dirigir el haz de energía recolimado hacia una unidad posterior; en la que la fuente de alta potencia está configurada para (i) generar la energía de ondas milimétricas que tiene una potencia menor hasta que se hace una determinación de que el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido y (ii) generar la energía de ondas milimétricas que tiene una potencia mayor después de que se hace la determinación de que el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido; y en la que a la mayor potencia el haz tiene una frecuencia 94 ± 1 GHz, y el haz tiene una densidad de potencia promedio superior a 0, 7 vatios por centímetro cuadrado.

2. La valla con haz virtual con haz de energía dirigido de la reivindicación 1, en la que el haz de energía está próximo a una barrera física a lo largo de al menos una porción de la longitud de la valla virtual.

3. La valla virtual con haz de energía dirigido de la reivindicación 2, en la que la barrera física está seleccionada de una superficie de terreno, una superficie de terreno que se ha allanado, una superficie pavimentada, una superficie de agua, una estructura, y combinaciones de las mismas.

4. La valla virtual con haz de energía dirigido de la reivindicación 1, en la que una trayectoria del haz de energía se aproxima a un límite predeterminado.

5. La valla virtual con haz de energía dirigido de la reivindicación 1, en la que el haz de energía encierra esencialmente una instalación protegida.

6. La valla virtual con haz de energía dirigido de la reivindicación 1, en la que el reflector que comprende potencia óptica está seleccionado de un reflector esférico, un reflector parabólico, un reflector asférico y una matriz reflectora pasiva.

7. La valla virtual con haz de energía dirigido de la reivindicación 1, en la que cada unidad de relé comprende dos o más reflectores.

8. La valla virtual con haz de energía dirigido de la reivindicación 1, en la que cada unidad de relé proyecta esencialmente una imagen de una abertura de salida de la unidad previa en la secuencia sobre una abertura de entrada de la unidad posterior en la secuencia.

9. Un método de disuadir a intrusos de que crucen un límite, que comprende:

generar un haz de energía de ondas milimétricas de alta potencia (615A) en un extremo del límite, propagando el haz de energía a lo largo de una secuencia de segmentos lineales, en el que la secuencia de segmentos lineales se aproxima al límite; transmitir el haz de energía usando unidades de relé (620A) , (620B) , (620C) dispuestas en las intersecciones de segmentos lineales consecutivos, en el que cada unidad de relé comprende al menos un reflector (624A) que tiene potencia óptica, y en el que transmitir el haz de energía comprende, en cada unidad de relé:

recibir el haz de energía de una unidad previa, recolimar el haz de energía, y dirigir el haz de energía recolimado hacia una unidad posterior, y recibir el haz de energía de una última unidad de relé en la secuencia de unidades de relé en una unidad de 6

terminación del haz (630) , en la que la unidad de terminación del haz incluye uno o más sensores (132) configurados para determinar si el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido; en el que el haz de energía tiene una densidad de potencia del haz suficiente para producir dolor físico para disuadir a un intruso de que cruce el límite;

en el que generar el haz de energía de ondas milimétricas de alta potencia comprende (i) generar el haz de energía que tiene una potencia menor hasta que se hace una determinación de que el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido y (ii) generar el haz de energía que tiene una potencia mayor después de que se hace la determinación de que el haz de energía ha sido interrumpido o parcialmente interrumpido; y en el que a la mayor potencia el haz tiene una frecuencia 94 ± 1 GHz, y el haz tiene una densidad de potencia promedio superior a 0, 7 vatios por centímetro cuadrado.

10. El método de disuadir a intrusos de que crucen un límite de la reivindicación 9, que comprende además proporcionar una barrera física próxima al haz de energía a lo largo de al menos una porción de los segmentos 15 lineales 11. El método de disuadir a intrusos de que crucen un límite de la reivindicación 10, en el que la barrera física próxima al haz de energía está seleccionada de una superficie de terreno, una superficie de terreno que se ha allanado, una superficie pavimentada, una superficie de agua, una estructura, y combinaciones de las mismas.

12. La valla virtual con haz de energía dirigido de la reivindicación 1, en la que la unidad de terminación (130) está configurada para absorber la energía de ondas milimétricas del haz de energía (115C) .

13. La valla virtual con haz de energía dirigido de la reivindicación 1, en la que la fuente de alta potencia está

configurada para generar la energía de ondas milimétricas que tiene la mayor potencia para un intervalo de tiempo predeterminado o hasta que el haz de energía ya no sea interrumpido.

14. La valla virtual con haz de energía dirigido de la reivindicación 1, que comprende además:

al menos un recinto de seguridad que encierra al menos una de: la fuente de alta potencia, las unidades de relé y la unidad de terminación del haz; en la que el al menos un recinto de seguridad comprende una valla metálica que permite la entrada y salida del haz de energía.