Головна

Системи

Сучасні системи охорони периметрів: радіохвильові та радіопроменеві периметральні системи. Засоби та системи для захисту периметрів об'єктів Периметрові радіопроменеві засоби виявлення

Сучасні системи охорони периметрів: радіохвильові та радіопроменеві периметральні системи. Засоби та системи для захисту периметрів об'єктів Периметрові радіопроменеві засоби виявлення

Реферат

На тему

Радіохвильові та радіопроменеві засоби виявлення

1. Призначення, види та основні характеристики радіохвильових та радіопроменевих засобів виявлення

Радіохвильові та радіопроменеві засоби виявлення набули широкого поширення при захисті периметрів об'єктів та організації прихованих або маскуваних рубежів охорони в приміщеннях.

Відмінність між радіохвильовими та радіопроменевими засобами виявлення полягає у способі формування чутливої зони СО: РВСО використовує ближню зону поширення радіохвиль; РЛСО - далеку зону, тобто. понад сто.

Чутлива зона СО- це ділянка або об'єкт, поява в якому об'єкта виявлення викликає виникнення корисного сигналу з рівнем, що перевищує рівень шуму чи перешкоди.

Усередині зони чутливості розташовується зона відчуження

Це зона, поява в якій людей, техніки або інших об'єктів виявлення може призвести до перевищення корисним сигналом порогового значення та видачі ЗІ сигналу "Тривога".

Усередині зони відчуження розташовується зона виявлення СО

Зона, де забезпечує задану ймовірність виявлення.

Ймовірність виявлення- це ймовірність того, що СО видасть обов'язково сигнал "Тривога" при перетині або вторгненні в зону виявлення порушника, в умовах та засобами, обумовленими в нормативній документації. Як правило, закордонні фірми вказують як ймовірність виявлення СО незміщену оцінку ймовірності виявлення:

де N,«;n - число випробувань з подолання зони виявлення ЗІ; М – число перепусток порушника.

Наприклад, якщо за перетині ЗО у кількості 100 разів був пропусків порушника, тобто. СО видало 100 разів сигнал "Тривога", то про це можна сказати, що його ймовірність виявлення становить 0,99.

У вітчизняній практиці під імовірністю виявлення, як правило, розуміється нижня межа довірчого інтервалу, в якому з довірчою імовірністю лежить дійсне значення імовірності виявлення.

Тобто під ймовірністю виявлення розуміється величина

де Р * - середнє частотне значення ймовірності виявлення, що визначається виразом

Коефіцієнт Стьюдента для цієї кількості випробувань

та обраної довірчої ймовірності.

"Корисним" називають сигнал,що виникає на виході чутливого елемента при подоланні чи вторгненні у зону виявлення порушника.

Іншим важливим параметромСО є частота помилкових спрацьовувань Nne. обумовлена виразом:

де ТЛС - час напрацювання на хибне спрацювання.

Довірчий інтервал для оцінки середнього напрацювання на хибне спрацьовування визначається граничними значеннями і Т2, що визначаються із співвідношень:

де Тисп – тривалість випробувань; N - число зразків, що випробовуються; - нижня оцінка параметра розподілу Пуассона; - Верхня оцінка параметра розподілу Пуассон.

Перешкодовим сигналом називається залежність електричної величини від часу на виході ЧЕ СО при впливі на нього чинників будь-якої природи, що обурюють, не пов'язаних з вторгненням або подоланням об'єктами виявлення зони виявлення.

Обурюючим впливом називається вплив на ЧЕ, є причиною виникнення перешкоди або спотворює форму корисного сигналу.

Прикладом впливу, що обурює, можуть бути: порив вітру, сніг, дощ; кішки, собаки, що переміщаються у чутливій зоні; транспорт, що переміщається поблизу 43, та ін.

Флюктуаційною перешкодоюназивають перешкоду, що є безперервним випадковим процесом, що описується своїми багатовимірними функціями розподілу.

Імпульсною перешкодоюназивають перешкоду, що є випадковою послідовністю імпульсів, що описується моментами появи імпульсів та їх видом.

Причиною пропуску корисного сигналу є маскуюча дія перешкоди, що повністю або частково компенсує корисний сигнал, або відсутність у корисному сигналі характерних ознак, що дозволяють відрізнити його від перешкодового сигналу, що призводить до неспрацьовування ЗІ.

При визначенні ймовірності виявлення СО, що випускаються у великих обсягах, можуть застосовуватися методики, що використовують, крім довірчого інтервалу та довірчої ймовірності, ризик замовника та ризик виробника. Наприклад, за вітчизняною методикою аналогічне СО матиме ймовірність виявлення не більше 0,9.

Залежно від принципу дії розрізняють активні чи пасивні РВСО та РЛСО.

Пасивні РВСО і РЛСО використовують власне випромінювання об'єкта виявлення або зміну електромагнітних полів зовнішніх джерел, що викликається ним.

Активні РВСО та РЛСО використовують власне джерело ЕМП для формування чутливої зони.

Розрізняють одно- та двопозиційні РВСО та РЛСО:

Однопозиційні мають загальний блок приймача;

Двопозиційні мають рознесені блоки передавача та приймача.

Пасивні РЛСО застосовуються виявлення порушників, мають власне електромагнітне випромінювання.

Форма чутливої зони для пасивних РВСО визначається формою діаграми спрямованості антени. У першому випадку вона, як правило, кругова, а діапазон, що використовується, лежить в межах 10 Гц...10 ГГц. У другому випадку, як правило, чутлива зона має променеву форму та використовуються метровий та дециметровий діапазони.

Активні однопозиційні РЛСО включають:

Однопозиційну РЛЗ;

Нелінійний радіолокатор;

Однопозиційне мікрохвильове ЗІ.

Однопозиційні РЛС метрового, дециметрового, сантиметрового та міліметрового діапазонів застосовуються для контролю території, що прилягає до особливо важливих об'єктів, охорони берегової смуги, прибережної зони та ближньої розвідки в умовах бойових дій. Розрізняють стаціонарні, мобільні і РЛСО, що носяться.

Нелінійний радіолокатор використовує широкосмуговий сигнал спеціальної форми та призначений для виявлення людини за нерухомими фізичними перешкодами та укриттями.

Однопозиційні мікрохвильові ЗІ використовують для тимчасового блокування розривів у загородженні, охорони обсягів неопалюваних приміщень, входів в будівлі, що охороняються, для перекриття "мертвих зон" радіопроменевих рубежів охорони периметрів, організації прихованих рубежів блокування в приміщеннях, що охороняються.

Примітка: "Мертвою зоною" називається простір між СО і 30 або розриви 30, де ймовірність виявлення менше заданої.

Дані СО працюють у дециметровому, сантиметровому та міліметровому діапазонах. Для виявлення використовується зміна розташування стоячих хвиль в об'ємі, що охороняється при появі об'єкта виявлення, або прояв ефекту Доплера при русі об'єкта виявлення.

Двопозиційні РЛСО працюють у дециметровому, сантиметровому та міліметровому діапазонах та використовуються для блокування периметрів об'єктів, місць тимчасового розташування військових підрозділів, вантажів тощо. Корисний сигнал формується за рахунок зміни об'єкта виявлення сигналу зв'язку на вході приймача.

Двопозиційні РВСО працюють у декаметровому, метровому та дециметровому діапазонах довжин хвиль та використовуються для блокування периметрів об'єктів та організації прихованих рубежів охорони. В якості антенних систем тут застосовуються радіовипромінюючі кабелі, інша назва - лінія хвилі, що витікає, а також кусочно-ламані дво-і однопровідні лінії.

До цієї класифікації не увійшли деякі СО, що є комбінацією декількох СО, і ще тільки РЛСО, що розробляються, з синтезованою апертурою.

2. Передавач, антенна система та приймач як блок формування корисного сигналу

Нехай є РЛСО з антеною системою, що складається з двох однакових антен з розмірами DB по вертикалі і Dr по горизонталі, встановлених на висоті від поверхні землі паралельно паркану на відстані А від нього і на відстані L один від одного. Діаграма спрямованості антени визначається кутами у вертикальній та горизонтальній площинах відповідно.

При цьому можливі такі випадки: - Антенну систему можна розглядати як таку, що складається з точкових антен, якщо виконуються умови:

Антенну систему необхідно розглядати як таку, що має кінцевий розмір, якщо наведені вище умови не виконуються.

Потужність, що випромінюється передавальною антеною Ризл. пов'язана з потужністю, що наводиться в приймальній антені РПр, при розташуванні антен у вільному просторі виразом:

де - Довжина хвилі РЛСО; - Коефіцієнт посилення антени.

Вплив поверхні, що підстилає на роботу РЛСО показано на рис. 3.2. При збільшенні відстані L між антенами сигнал, що приймається, має коливальний характер і згасає. При збільшенні висоти підвісу антен НА прийнятий сигнал має коливальний характер і зростає, прагнучи значення прийманого сигналу для вільного простору. Аналогічна картина спостерігається і зі збільшенням відстані А до протяжного предмета - паркану, стіни.

Відомо, що при поширенні радіохвиль від передавальної до приймальної антени утворюється складна інтерференційна картина. Для більшості РЛСО та великої протяжності зони виявлення справедлива умова дифракції Френеля.

Відомо також, що область ВЧ-розсіювання по відношенню до характерного розміру об'єкта D до радіусу першої зони Френеля Ri підрозділяється таким чином:

Процес сигналоутворення в РЛСО відбувається так. Людина - порушник під час руху поперек ділянки послідовно перекриває зони Френеля.

При цьому людина з високим ступенем точності моделюється при переміщенні в "зростання" та "повзкому" прямокутником з габаритами людини, при переміщенні "зігнувшись" - двома прямокутниками. Радіус m-ої зони Френеля

а найбільший радіус зони Френеля, що визначає ширину зони виявлення, становить

Відповідно, відношення виражається через відстань від точкового джерела електромагнітного поля до об'єкта п, відстань від об'єкта до точки спостереження г2 і довжину хвилі такою формулою:

Основні параметри людини, які впливають параметри корисного сигналу, показано на рис. 3.4.

Щоб зменшити мертву зону при виявленні людини, що повзу, необхідно встановлювати велику антену.

Відповідно до розмірів тварин, що мешкають на даному об'єкті, та їх можливими шляхами просування визначається рівень перешкодових імпульсних сигналів.

Інший тип перешкоди - від поверхні, що підстилає. Загальні вимоги до РЛСО щодо підстилаючої поверхні наступні:

Нерівномірність поверхні трохи більше 20 див;

Трава та сніговий покрив – понад 30 см.

Смуга частот корисного сигналу визначається мінімальною та максимальною шириною зони чутливості, а також мінімальною та максимальною швидкістю пересування порушника. Відповідно для конкретного засобу виявлення при зменшенні довжини ділянки блокування можливе виявлення порушника, що повільніше рухається.

Для забезпечення спільної роботи кількох засобів застосовується амплітудна модуляція сигналу зондуючого різними частотами. Тимчасовий поділ, який потребує взаємної синхронізації, застосовується рідко.

Для зменшення впливу змін стану поверхні, що підстилає, на рівень корисного сигналу в РЛСО застосовуються АРУ або логарифмічний підсилювач.

У сучасних РЛСО, що використовують цифрові методи обробки, як правило, є можливість налаштування на довжину ділянки, що блокується, і максимальну і мінімальну швидкість руху порушника.

3. Про два підходи до побудови РВСО

РВСО будуються на основі одно- або двопровідних ліній та радіовипромінюючих кабелів. Одно- та двопровідні лінії застосовуються в контактних засобах при блокуванні верху загородження. Характеристики провідної лінії дуже сильно залежать від стану поверхні, що підстилає.

Для всіх РВСО характерна нерівномірність чутливості вздовж кордону охорони. Для її вирівнювання у двопровідних лініях застосовується зміна початкових умов формування стоячих хвиль у лініях.

Для компенсації нерівномірності чутливої зони РВСО були запропоновані та застосовуються різні методи, наприклад:

Зондування ЛВВ радіо- та відеоімпульсами;

Зондування ЛВВ сигналом із лінійно-частотною модуляцією;

Зондування ЛВВ багаточастотним сигналом, у тому числі з перемиканням частот;

Перемикання навантаження кабелів;

Перемикання передавального та приймального кабелів;

Використання двох приймальних кабелів, рознесених біля.

Існуючі РВСО ЛВВ і методи вирівнювання чутливості, що застосовуються в них, можна розділити на дві групи:

1. РВСО ЛВВ з одностороннім включенням передавача та приймача. Для вирівнювання чутливості застосовуються зондуючі імпульсні сигнали, при цьому нерівномірність чутливості зменшується за рахунок розбиття 43 на елементарні ділянки малої довжини.

2. РВСО ЛВВ із зустрічним включенням передавача та приймача. Нерівномірність чутливості зменшується з допомогою багатоканальної обробки сигналів. Для формування двох і більше реалізацій ФЧ використовуються різні способи: два рознесені приймальні кабелі, перемикання навантаження кабелів, перемикання передавального та приймального кабелів, багаточастотні зондувальні сигнали і т.д.

Розглянемо першу групу методів. Використання радіоімпульсів із частотою заповнення близько 60 МГц дозволяє отримати елементарні ділянки довжиною близько 30 м, що не забезпечує компенсацію низькочастотної та високочастотної гармонік для всіх типів фунтів. Даний засіб застосовується для блокування рубежів у пустельних і напівпустельних районах США, Канади та Ізраїлю, де період низькочастотної просторової гармоніки більш-менш порівнянний з величиною елементарної ділянки.

Можна довести, що при використанні великої кількості зондувальних частот у діапазоні 30...90 МГц можлива компенсація нерівномірності чутливості рівня 2...3 дБ. У літературі описано велику кількість емпіричних алгоритмів виявлення: з логічною обробкою каналів за схемою М з N, з перемноженням поточних значень сигналів, із підсумовуванням квадратів поточних значень сигналу і т.д. Показано, що багаточастотні методи дозволяють не тільки отримати високу рівномірність чутливості по довжині рубежу, але і при необхідності розробити алгоритм управління формою 43 РВСО ЛВВ, наприклад, отримувати шириною 43 від 1 до 8 м.

Зону виявлення, показану на рис. 3.6 можна подати у вигляді чотириполюсника, еквівалентна електрична схема якого наведена на рис. 3.7.

Розглянемо коефіцієнт передачі чотириполюсника за напругою. Для внутрішніх струмів і напруг щодо Кі краще скористатися параметрами чотириполюсника типу А, для якого

де відношення напруги при розімкнених вихідних контактах чотириполюсника;

величина, зворотна передавальної провідності при закорочені вихідні затискачі;

При узгодженому навантаженні . Тоді, підставивши значення ZH і Z2, отримаємо:

Для таких випадків, коли , доданку Zw в знаменнику можна знехтувати. Тоді отримуємо:

Для випромінюючого кабелю Zw = const, тому зміни коефіцієнта передачі будуть залежати від зміни опору зв'язку Z.

Розглянемо зміни передавальної провідності середовища у поперечному розрізі схеми зони взаємодії ЛВВ, показаному на рис. 3.8.

Так як приймальна і передавальна лінії розташовуються по різні сторони межі поділу земля/повітря, то опір зв'язку можна розбити на дві складові: Z - опір повітряного простору і Zy - опір зв'язку грунту. Тоді Опір зв'язку ґрунту можна уявити як

де Zro = const Gf - коефіцієнт, що залежить від типу ґрунту та його вологості.

З виразів і маємо

При попаданні порушника у зону взаємодії ЛВВ виникає неоднорідність, яка змінює опір зв'язку Zc. Причому, якщо неоднорідність у повітряному просторі, то змінюється опір ZB, а опір Zr у своїй залишається незмінним:

де m – коефіцієнт модуляції опору зв'язку повітряного простору. Звідси

Для випромінюючих кабелів коефіцієнт модуляції вхідного сигналу М буде пропорційний коефіцієнту модуляції опору зв'язку:

Як показав аналіз інших варіантів взаємного розташування кабелів, розглянутий вище варіант має низку переваг:

Найменша залежність від стану ґрунту;

Більше відношення сигнал/перешкода.

Аналіз поля випромінюючого кабелю показує наявність двох хвиль, що поширювалися з різними фазовими швидкостями всередині кабелю та зовнішньої поверхні кабелю. Точніше рішення показало, що крім зазначених двох типів хвиль повинні бути присутніми й інші просторові компоненти.

Якщо провести докладний аналіз поздовжньої та поперечної складових напруженості електричного поля вздовж кабелю, то коротке резюме з нього зведеться до наступного.

Складові електромагнітного поля випромінюючого кабелю у зовнішньому середовищі містять кілька компонентів, що відрізняються коефіцієнтом поширення або фазовою швидкістю.

Основний просторовий компонент поля обумовлений внутрішньою Т-хвильою, що витікає через щілини. Цей компонент, що виражається множником , Не залежить від електричних властивостей середовища. Другий компонент, виражений у вигляді

є аналітичним поданням поверхневої хвилі. Третій компонент

є аналітичним уявленням просторової хвилі. Її фазова швидкість визначається електричними параметрами діелектричної оболонки кабелю. Четвертий компонент

є просторовою хвилею та її фазова швидкість повністю визначається електричними параметрами зовнішнього середовища. Величини у наведених виразах fj позначають:

m – коефіцієнт модуляції опору зв'язку повітряного простору;

d – крок перфорації зовнішнього електрода кабелю; k – const;

Z – координата перетину рубежу охорони; hp, Pl р2 – коефіцієнти фази.

Сумарне поздовжнє електричне поле кабелю є сумою биття основного компонента з другим, третім і четвертим компонентами. Результуюче поле має мати досить складний характер. Першим недоліком цієї моделі випромінюючої структури є те, що в результуючому вираженні для поздовжньої складової напруженості електричного поля відсутній дискретний спектр просторових гармонік, обумовлений дискретним розподілом щілин, що випромінюють.

Крім того, з отриманого виразу можна зробити невірний висновок про те, що поздовжній розподіл основної гармоніки не залежить від координати Z. Разом з тим, ця модель точніше за інших відображає розподіл поля вздовж випромінюючого кабелю і дозволяє пояснити появу другої просторової гармоніки у функції нерівномірності чутливості СО . Однак отримати значення амплітуд та коефіцієнтів загасання просторових гармонік теоретичним шляхом дотепер не вдалося. Також невідома залежність зменшення амплітуд гармонік в радіальному напрямку, що не дозволяє зробити висновок про значення коефіцієнта передачі системи передавальний - приймальний кабелі при її розташуванні в різних середовищах.

Наведені у літературі результати експериментальних досліджень показують, що нерівномірність розподілу поля вздовж випромінюючого кабелю може досягати 50 дБ.

При використанні режимів короткозамкнутого навантаження або холостого ходу, а також неповному узгодженні навантаження з хвильовим опором кабелю слід враховувати зустрічний потік енергії, що створюється відбитою хвилею. Накладаючись один на одного, пряма і відбиті хвилі будуть створювати стоячу хвилю і результуюча картина поля вздовж кабелю ще більше ускладниться.

Якщо враховувати тільки відбиття від неузгодженого навантаження і нехтувати згасанням хвилі вздовж кабелю, то результуюча напруженість поля вздовж кабелю може бути представлена у вигляді суми прямої і відбитої хвиль.

При цьому пряма та відбита хвилі визначаються виразами:

де А, В, С, D – амплітуди просторових хвиль; - Коефіцієнти поширення хвиль; р – коефіцієнт відображення.

Зважаючи на парність косинусоїдальної функції, поздовжній розподіл результуючого поля кабелю можна виразити у вигляді:

На підставі викладеного можна стверджувати:

Результуюча картина поля вздовж випромінюючого кабелю є суперпозицією щонайменше чотирьох типів хвиль;

Нерівномірність напруженості поля вздовж кабелю становить одночастотному режимі до 40 дБ;

Підстилаюча поверхня надає певний вплив на розподіл поля та коефіцієнт зв'язку між кабелями.

Разом з тим слід зазначити, що практичний інтерес представляє комплексний коефіцієнт передачі системи передавальний - приймальний кабелі та його зміни під час проходу людини. Теоретичним шляхом отримати таку залежність досі не вдалося. Тому побудовано модель функції чутливості РВСО ЛВВ. Під ФЧ мається на увазі залежність максимальної амплітуди корисного сигналу при проході людини через чутливу зону РВСО ЛВВ від координати місця перетину кордону та частоти сигналу зондуючого, тобто. ФЧ = F, де Z – координата перетину рубежу, f – частота зондувального сигналу.

Визначити ФЛ можна двома принципово різними способами:

По-перше, за допомогою паралельних проходів чутливої зони з інтервалом 0,7...1 м. Розмір інтервалу визначається габаритами та точністю руху людини впоперек до лінії кабелю;

По-друге, виконується один прохід уздовж лінії кабелю, безпосередньо під випромінюючим кабелем. Проведення багаторазових поперечних проходів однієї людини через 0,7 м на ділянці завдовжки 125 м – надзвичайно трудомістка справа. Справді, вимірювання значень ФЧ у 179 точках вимагатиме проведення від 4500 до 6000 перетинів рубежу. За час проведення такої серії експериментів через вплив кліматометеорологічних факторів значення параметрів сигналів суттєво зміняться, що знецінить результати виконаної роботи.

Для іншого способу неточність траєкторії пересування людини вздовж кабелю і, однаково, неможливість точного визначення лінії закладки приймального кабелю можуть призвести до значних систематичних помилок у визначенні ФЧ при поздовжньому проході. Тому для постановки експерименту було розроблено та обґрунтовано методику проведення запису сигналів при поздовжньому проході.

Візуальний аналіз просторового спектру Фур'є ФЧ показує наявність двох яскраво виражених гармонійних складових з періодами 14...17 та 1,5...2,5 м, характерних для будь-яких частот зондувального сигналу. Виникає важливе питання: чи виявлені просторові гармоніки однакові всім частот сигналу? Якщо просторові частоти не однакові, можна компенсувати неоднорідності з допомогою декількох спеціально підібраних зондуючих частот.

Отже, можна дійти невтішного висновку у тому, що ФЧ описується виразом виду:

де а та b - постійні, що визначають амплітуди просторових гармонік; f - частота зондувального сигналу; - коефіцієнти, що визначають залежність періоду просторової гармоніки від частоти зондувального сигналу; - постійні, що визначають взаємне розташування просторових гармонік.

Важливим завданням є оцінка значень наведених вище коефіцієнтів, їх залежності стану підстилаючої поверхні і швидкість зміни.

Отримані дані про значення періодів просторових гармонік 14...17 та 1,5...2,5 м відносяться до мокрого торф'яного ґрунту. При підсиханні ґрунту значення періодів просторових частот збільшуються на 10...15%. З урахуванням того, що мокре торфовище має найбільшу діелектричну проникність у порівнянні з іншими ґрунтами, можна припустити, що отримані значення періодів просторових частот є нижніми межами їх змін.

Схожі реферати:

Тема роботи: тактика оснащення об'єктів периметральними системами охоронної сигналізаціїпов'язана з оснащенням об'єкту огорожею. Технічні засоби та системи захисту зовнішнього периметра об'єкта. Типи периметральних систем охоронної сигналізації

Причини застосування колінеарної антеної решітки з послідовним збудженням та її розрахунок з використанням моделі Марконі-Франкліна. Визначення характеристик випромінюючого елемента антени. Оцінка отриманих результатів за допомогою програми SAR32.

Теоретичні основирадіолокації. Формування багаточастотного сигналу. Багаточастотна радіолокація цілей. Методи обробки багаточастотних сигналів. Перешкодозахищеність багаточастотних РЛС. Перевага радіолокаційних засобів у порівнянні з оптичними.

Системи охоронної сигналізації, облік специфіки об'єктів, що охороняються, визначається концентрацією, важливістю і вартістю матеріальних цінностей, що охороняються. Підгрупи об'єктів, що охороняються. Терміни та визначення, що використовуються в системах охоронної сигналізації.

Основні параметри антени поверхневої хвилі та лінії її живлення, розробка їх ескізу в масштабі із зазначенням основних геометричних розмірів та графіки нормованих діаграм спрямованості антени. Розрахунок потужності, що підводиться до антени НВЧ генератором.

Основні завдання, що стоять перед станціями радіолокації з селекцією рухомих цілей. Методика оцінки ефективності РЛЗ із СДЦ на основі порівняльного аналізуймовірності правильного виявлення з урахуванням впливу кривизни Землі та згасання радіохвиль.

Радіолокаційні станції керування повітряним рухом. Розробка алгоритмів роботи та структурних схемпостановника перешкод та пристроїв захисту станції, аналіз ефективності комплексу. Розрахунок параметрів перешкодоустановника і зон прикриття перешкодами.

У роботі розглянуто тему характеру впливу перешкод працювати систем і принципів їх захисту. Розподіл перешкод на групи: шуми, що заважають випромінювання та заважають відображення. Перешкоди та його класифікація. Спектр шумів. Теорія виявлення. Функції часу.

Система рівнянь, що визначає дальність дії вторинних радіолокаторів. Умови оптимальності цієї системи з енергетичної точки зору. Розрахунок потужності передавача та чутливості приймача відповідача, основні характеристики радіолокатора.

Вивчення призначення волоконно-оптичних кабелів як напрямних систем провідного електрозв'язку, що використовують як носій інформаційного сигналуелектромагнітне випромінювання оптичного діапазону Характеристика та класифікація оптичних кабелів.

Поняття та сутність просторового сигналу в дальній зоні джерела випромінювання. Принципи та характеристика просторово-часової еквівалентності обробки сигналів. Випадковий просторовий сигнал, його характеристика та особливості. Відображення шуму.

Загальна характеристиката сфера застосування антенних решіток. Визначення параметрів та конструкції симетричних вібраторних антен, опис способів їх збудження. Розрахунок колінеарної антеної решітки з паралельним збудженням, побудова діаграм.

А.А. Бронніков,
Начальник відділення ФДУП "СНВО "Елерон", к.т.н.

П.В. Полудін,
Начальник лабораторії ФДУП "СНВО "Елерон"

Однією з найважливіших завдань забезпечення безпеки об'єкта є блокування периметра - першого рубежу захисту. З цією метою все ширше використовуються Радопроменеві засоби виявлення (РЛСО).

Терористичні акти, спрямовані проти ядерно-небезпечних, енергетичних, військових та інших об'єктів; поширення міжнародного релігійного екстремізму, контрабанда зброї – все це реальні загрози державного та міждержавного масштабу для стабільного розвитку не лише окремої країни, а й усієї світової спільноти. На рівні багатьох країн, зокрема й Росії, розглядаються питання підвищення захищеності особливо важливих об'єктів інфраструктури, об'єктів військового призначення. ФГУП "СНВО "Елерон" бере активну участь у вирішенні цих питань, будучи одним з провідних підприємств у галузі розробки та виробництва комплексних систембезпеки особливо важливих об'єктів, систем життєзабезпечення та моніторингу.

Особливості РЛСО

Організація сучасної системизахисту об'єкта включає застосування технічних засобів охорони, що працюють на різних фізичних принципах. Чим більший периметр, тим вища ефективність використання технічних засобів порівняно з охороною, яку здійснюють люди. У Останнім часомширокого поширення набули радіопроменеві засоби виявлення. Цей клас засобів характеризується зоною виявлення, сформованою між передавачем та приймачем електромагнітного поля, що має вигляд сильно витягнутого еліпсоїда обертання. Параметри поля змінюються під час вторгнення та реєструються приймачем. Найбільш негативний впливна роботу РЛСО надають такі перешкоди, як транспорт або групи людей, що рухаються поблизу зони виявлення, трав'яний і сніговий покрив, дерева, що ростуть уздовж зони виявлення, тварини. ФДУП "СНВО "Елерон" має великий досвіду розробці та експлуатації технічних засобів охорони. Фахівцями ФГУП раніше для вирішення різних тактичних завдань були розроблені такі РЛСО, як:

"Вітім" – мобільний, швидкорозгортається засіб;
"Маска-04" - засіб, що має малу ширину зони виявлення (менше 1 м);
"Контур" - РЛСО, що включає до восьми ділянок з інтерфейсним блоком, що дозволяє приладу працювати без системи збору та відображення інформації.

Переваги РЛСО "Контур-М"

На основі досвіду, набутого при виробництві радіотехнічних засобів охорони та при оснащенні ними різних об'єктів, ФГУП "СНВО "Елерон" розробило радіопроменевий засіб виявлення "Контур-М", що має підвищену стійкість до таких перешкод, як:

проїзд автотранспорту вздовж зони виявлення;
наявність рослинності поблизу зони виявлення;
зливи. При розробці цього засобу було враховано рекомендації, отримані від проектних та експлуатуючих радіо технічні засобиохорони організацій, а також приділено велику увагу аналізу показників ціна/якість. Наприклад, для звуження зони виявлення засобу та зони відчуження необхідно підвищувати робочу частоту засобу, що призводить до значного підвищення вартості останнього. Під час розробки "Контур-М" це завдання було вирішено апаратним способом, що дозволило оптимізувати співвідношення ціна/якість.

Монтаж та налаштування

Для мінімізації витрат при проведенні монтажу спільна робота кількох засобів здійснюється без прокладання кабелю синхронізації між сусідніми засобами, що особливо суттєво позначається на ціні проекту для формування протяжних рубежів. Для з'єднання блоків передавача та приймача засобу використовується двожильний кабель, що також знижує витрати при монтажі РЛСО. "Контур-М" був розроблений з урахуванням вимог простого та швидкого монтажута налаштування – при його монтажі не потрібне точне юстування блоків приймача та передавача. Зниження габаритних розмірів блоків засобу зменшило вітрові навантаження на нього, що дозволило спростити кріплення блоків і знизити витрати при монтажі на об'єкті. Для зручності налаштування РЛСО та перевірки його працездатності в процесі експлуатації в блоці приймача передбачено світлову індикацію режиму роботи засобу (черговий режим, несправність або видача сигналу спрацьовування). "Контур-М" включає: блок передавача, блок приймача і комплект монтажних частин для кріплення блоків на стійку (трубу) або плоску поверхню. Цей засібвиявлення дозволяє створити рубіж довжиною від 10 до 150 м при максимальній ширині зони виявлення 2,5 м та її довжині 150 м. Робоча частота цього засобу – 10 ГГц. Формування протяжних рубежів (периметрів) здійснюється шляхом встановлення на об'єкті кількох таких засобів. Можливість вибору однієї з чотирьох частот модуляції передавача у поєднанні з фільтром приймача дозволяє виключити взаємовплив коштів на сусідніх ділянках.

Обробка сигналів

До складу блоку приймача входить мікропроцесорний пристрій обробки сигналів, що приймає рішення про формування засобом тривожного сигналу.

Для відбудови від перешкод, викликаних предметами, що рухаються або знаходяться поруч з чутливою зоною (транспортом, травою, деревами, секціями огорожі і т.п.), при прийнятті рішення про формування сигналу тривоги проводиться аналіз тонкої структури сигналу в пристрої обробки. Для виконання цього завдання було створено алгоритм і програму обробки сигналів. При обробці сигналів враховуються як амплітудні і тимчасові співвідношення, а й фазові співвідношення сигналів, одержуваних при перетині більш віддалених від осі променя зон Френеля. Отримані сигнали з тимчасовим поділом аналізуються методом накладання образів сигналів, і з співвідношення цих образів виробляється рішення формування сигналу тривоги (розпізнавання мети методом нечіткої логіки). Програма дозволяє регулювати чутливість засобу селективно на краях зони виявлення, що дало змогу зменшити ширину чутливої зони засобу і таким чином знизити вплив навколишніх факторів.

Виявлення порушника

Таким чином, засіб "Контур-М" має, з одного боку, високу ймовірність виявлення порушника – не менше 0,95 (з довірчою ймовірністю 0,8) і, з іншого боку, високу стійкість до перешкод – середній час напрацювання на хибне спрацювання не менше 1000 год при дії перешкодових факторів. Ширина зони відчуження при максимальної довжинизони виявлення (150 м) становить: групи людей – трохи більше 1,5 м від осі зони виявлення; для транспорту – не більше 2,5 м. Аналогічні РЛСО з робочою частотою 10 ГГц при довжині зони виявлення в 150 м, як правило, мають ширину зони відчуження не менше 5 м від осі зони виявлення. Засіб "Контур-М" дозволяє виявляти порушника, що пересувається на зріст, зігнувшись або повзком. Для виявлення порушника, що повзуть, засіб встановлюється на висоту 0,3-0,5 м для виключення "мертвих" зон поблизу блоків. Для виявлення порушника, що пересувається на зріст або зігнувшись, засіб рекомендується встановлювати на висоту 0,7–1 м. різні розміриу вертикальній та горизонтальній площинах, які формують асиметричну в поперечному перерізі чутливу зону (щодо невеликої ширини) та мінімізують "мертві" зони поблизу блоків засобу. При встановленні кошти на висоту, що рекомендується, "мертві" зони поблизу блоків відсутні, що дозволяє встановлювати "Контур-М" на сусідніх ділянках практично без перекриття зон виявлення. Допускається встановлення двох коштів на одній ділянці (на загальних стійках) на різній висотідля виявлення повзучого порушника і пересувається на зріст або зігнувшись.

Адаптація до ситуації

Система захисту периметра включає кілька рубежів – загородження і технічні засоби захисту. При розміщенні РЛСО поблизу загороджень можлива зміна тактико-технічних характеристикзасоби (зниження ймовірності виявлення порушника, утворення "мертвих" зон тощо), оскільки при такому розміщенні відбувається спотворення електромагнітного поля. Крім того, на працездатність радіопроменевих засобів виявлення негативно впливають наявні в зоні виявлення нерівності рельєфу та наявність великогабаритних об'єктів поблизу її кордонів. Мікропроцесорний пристрій обробки сигналів дозволяє адаптувати "Контур-М" до навколишнього оточення на об'єкті, оптимально налаштувати засіб при його монтажі на відстані до 0,5 м від загородження. Вибираючи одну із програм обробки сигналів за допомогою десятипозиційного перемикача та роблячи пробні проходи в місцях, що мають складний рельєф, або поблизу великих об'єктів, Контур-М налаштовується на високу ймовірність виявлення у всіх точках зони виявлення. Широкий динамічний діапазон автоматичного регулювання дозволяє адаптувати "Контур-М" до змін навколишнього оточенняна ділянці, що охороняється, і до змін погодних та сезонних умов, що дає можливість виключити його додаткове налаштування в процесі експлуатації. Крім зазначених випадків, "Контур-М" виробляє сигнал спрацьовування та при розтині приймального блоку, що має елементи налаштування.

Умови експлуатації

Допускається використання РЛСО "Контур-М" поблизу ліній електропередач (ЛЕП). По електромагнітній сумісності "Контур-М" відповідає вимогам ДЕРЖСТАНДАРТ Р 50746-2000 - для II групи виконання за стійкістю до перешкод, електромагнітної обстановці середньої жорсткості з критерієм якості функціонування "В". Електроживлення засобу здійснюється від джерела постійної напруги 10–30 В за енергоспоживання не більше 1,3 Вт. "Контур-М" зберігає працездатність за таких умов:

діапазон робочих температур від -50 до +55 ° С;
відносна вологість повітря до 98% за температури 25 °С;
атмосферний тиск до 60 кПа (450 мм рт.ст.);
сонячне випромінювання із щільністю потоку до 1125 Вт/м;
атмосферні опади (дощ, сніг) до 40 мм/год, а також іній, роса та піщані бурі;
швидкість вітру у поривах до 30 м/с;
розташування крони дерев не ближче ніж 1,5 м від межі зони виявлення;
висота трав'яного покриву та нерівностей до 0,4 м;
висота снігового покриву до 0,5 м. Засіб "Контур-М" побудований на сучасній елементній базі та виготовляється із застосуванням технології поверхневого монтажу радіоелементів, що підвищило його надійність та суттєво зменшило габаритні розміри(170х115х50 мм). Серійне виробництво РЛСО "Контур-М" розпочато у ІІІ кварталі 2008 р.

Усередині зони чутливості розташовується зона відчуження

Усередині зони відчуження розташовується зона виявлення СО

Зона, де забезпечує задану ймовірність виявлення.

де N,«; n - число випробувань з подолання зони виявлення ЗІ; М – число перепусток порушника.

Тобто під ймовірністю виявлення розуміється величина

де Р * - середнє частотне значення ймовірності виявлення, що визначається виразом

Коефіцієнт Стьюдента для цієї кількості випробувань

та обраної довірчої ймовірності.

"Корисним" називають сигнал,що виникає на виході чутливого елементапри подоланні чи вторгненні у зону виявлення порушника.

Іншим важливим параметром є частота помилкових спрацьовувань Nne. обумовлена виразом:

де Т лс - час напрацювання на хибне спрацьовування.

Довірчий інтервал для оцінки середнього напрацювання на хибне спрацьовування визначається граничними значеннями і Т 2 , що визначаються із співвідношень:

де Т ісп – тривалість випробувань; N - число зразків, що випробовуються; - нижня оцінка параметра розподілу Пуассона; - верхня оцінка параметра розподілу Пуассона.

Залежно від принципу дії розрізняють активні чи пасивні РВСО та РЛСО.

Пасивні РВСО і РЛСО використовують власне випромінювання об'єкта виявлення або зміну електромагнітних полів, що викликається ним. зовнішніх джерел.

Активні РВСО та РЛСО використовують власне джерело ЕМП для формування чутливої зони.

Розрізняють одно- та двопозиційні РВСО та РЛСО:

Однопозиційні мають загальний блок приймача;

Двопозиційні мають рознесені блоки передавача та приймача.

Пасивні РЛСО застосовуються виявлення порушників, мають власне електромагнітне випромінювання.

Форма чутливої зони для пасивних РВСО визначається формою діаграми спрямованості антени. В першомуу випадку вона, як правило, кругова, а діапазон, що використовується, лежить в межах 10 Гц...10 ГГц. У другомуУ випадку, як правило, чутлива зона має променеву форму і використовуються метровий та дециметровий діапазони.

Активні однопозиційні РЛСО включають:

Однопозиційну РЛЗ;

Нелінійний радіолокатор;

Однопозиційне мікрохвильове ЗІ.

Нелінійний радіолокатор використовує широкосмуговий сигнал спеціальної формиі призначений для виявлення людини за нерухомими фізичними перешкодами та укриттями.

А.А. Бронніков
Начальник відділення ФДУП "СНВО "Елерон", к.т.н.

П.В. Полудні
Начальник лабораторії ФДУП "СНВО "Елерон"

Однією з найважливіших завдань забезпечення безпеки об'єкта є блокування периметра – першого рубежу захисту. З цією метою все ширше використовуються радіопроменеві засоби виявлення (РЛСО)

На рівні багатьох країн, зокрема й Росії, розглядаються питання підвищення захищеності особливо важливих об'єктів інфраструктури, об'єктів військового призначення. ФГУП "СНВО "Елерон" бере активну участь у вирішенні цих питань, будучи одним із провідних підприємств у галузі розробки та виробництва комплексних систем безпеки особливо важливих об'єктів, систем життєзабезпечення та моніторингу.

Особливості РЛСО

Організація сучасної системи захисту об'єкта включає застосування технічних засобів охорони, що працюють на різних фізичних принципах. Що більше периметр, то вище ефективність використання технічних засобів проти охороною, здійснюваної людьми.

Останнім часом широкого поширення набули радіопроменеві засоби виявлення. Цей клас засобів характеризується зоною виявлення, сформованої між передавачем та приймачем електромагнітного поля, що має вигляд сильно витягнутого еліпсоїда обертання. Параметри поля змінюються під час вторгнення та реєструються приймачем.

Найбільш негативний вплив на роботу РЛСО мають такі перешкоди, як транспорт або групи людей, що рухаються поблизу зони виявлення, трав'яний і сніговий покрив, дерева, що ростуть уздовж зони виявлення, тварини.

ФГУП "СНВО "Елерон" має великий досвід у розробці та експлуатації технічних засобів охорони.

Фахівцями ФГУП раніше для вирішення різних тактичних завдань були розроблені такі РЛСО, як:

"Вітім" - мобільний, швидкорозгортається засіб;
"Маска-04" - засіб, що має малу ширину зони виявлення (менше 1 м);
"Контур" - РЛСО, що включає до восьми ділянок з інтерфейсним блоком, що дозволяє приладу працювати без системи збору та відображення інформації.

Переваги РЛСО "Контур-М"

проїзд автотранспорту вздовж зони виявлення;
наявність рослинності поблизу зони виявлення;
зливи.

При розробці цього засобу було враховано рекомендації, отримані від проектних та експлуатуючих радіотехнічних засобів охорони організацій, а також приділено велику увагу аналізу показників ціна/якість.

Наприклад, для звуження зони виявлення засобу та зони відчуження необхідно підвищувати робочу частоту засобу, що призводить до значного підвищення вартості останнього. Під час розробки "Контур-М" це завдання було вирішено апаратним способом, що дозволило оптимізувати співвідношення ціна/якість.

Монтаж та налаштування

"Контур-М" був розроблений з урахуванням вимог простого та швидкого монтажу та налаштування -при його монтажі не потрібне точне юстування блоків приймача та передавача. Зниження габаритних розмірів блоків засобу зменшило вітрові навантаження на нього, що дозволило спростити кріплення блоків і знизити витрати при монтажі на об'єкті.

Для зручності налаштування РЛСО та перевірки його працездатності в процесі експлуатації в блоці приймача передбачено світлову індикацію режиму роботи засобу (черговий режим, несправність або видача сигналу спрацьовування).

"Контур-М" включає: блок передавача, блок приймача і комплект монтажних частин для кріплення блоків на стійку (трубу) або плоску поверхню.

Даний засіб виявлення дозволяє створити рубіж довжиною від 10 до 150 м при максимальній ширині зони виявлення 2,5 м та її довжині 150 м. Робоча частота цього засобу - 10 ГГц.

Формування протяжних рубежів (периметрів) здійснюється шляхом встановлення на об'єкті кількох таких засобів. Можливість вибору однієї з чотирьох частот модуляції передавача у поєднанні з фільтром приймача дозволяє виключити взаємовплив коштів на сусідніх ділянках.

Обробка сигналів

При обробці сигналів враховуються як амплітудні і тимчасові співвідношення, а й фазові співвідношення сигналів, одержуваних при перетині більш віддалених від осі променя зон Френеля. Отримані сигнали з тимчасовим поділом аналізуються методом накладання образів сигналів, і з співвідношення цих образів виробляється рішення формування сигналу тривоги (розпізнавання мети методом нечіткої логіки).

Програма дозволяє регулювати чутливість засобу селективно на краях зони виявлення, що дало змогу зменшити ширину чутливої зони засобу і таким чином знизити вплив навколишніх факторів.

Виявлення порушника

Таким чином, засіб "Контур-М" має, з одного боку, високу ймовірність виявлення порушника - не менше 0,95 (з довірчою ймовірністю 0,8) і, з іншого боку, високу стійкість до перешкод - середній час напрацювання на хибне спрацювання не менше 1000 год при дії перешкодових факторів. Ширина зони відчуження при максимальній довжині зони виявлення (150 м) становить: для групи людей – не більше 1,5 м від осі зони виявлення; для транспорту - не більше 2,5 м. Аналогічні РЛСО з робочою частотою 10 ГГц при довжині зони виявлення в 150 м, як правило, мають ширину зони відчуження не менше 5 м від осі зони виявлення.

Засіб "Контур-М" дозволяє виявляти порушника, що пересувається на зріст, зігнувшись або повзком.

Для виявлення порушника, що повзуть, засіб встановлюється на висоту 0,3-0,5 м для виключення "мертвих" зон поблизу блоків.

Для виявлення порушника, що пересувається в зріст або зігнувшись, засіб рекомендується встановлювати на висоту 0,7-1 м. Приймальний і передавальний блоки забезпечені пленарними багатоелементними антенами, що мають різні розміри у вертикальній і горизонтальній площинах, які формують асиметричну в поперечному перерізі чутливу невеликої ширини) і мінімізують "мертві" зони поблизу блоків засобу. При встановленні кошти на висоту, що рекомендується, "мертві" зони поблизу блоків відсутні, що дозволяє встановлювати "Контур-М" на сусідніх ділянках практично без перекриття зон виявлення.

Допускається встановлення двох коштів на одній ділянці (на загальних стійках) на різній висоті для виявлення порушника, що повзуть і пересувається в зріст або зігнувшись.

Адаптація до ситуації

Система захисту периметра включає кілька рубежів - загородження і технічні засоби захисту. При розміщенні РЛСО поблизу загороджень можлива зміна тактико-технічних характеристик засобу (зниження ймовірності виявлення порушника, утворення "мертвих" зон тощо), оскільки при такому розміщенні відбувається спотворення електромагнітного поля. Крім того, на працездатність радіопроменевих засобів виявлення негативно впливають наявні в зоні виявлення нерівності рельєфу та наявність великогабаритних об'єктів поблизу її кордонів. Мікропроцесорний пристрій обробки сигналів дозволяє адаптувати "Контур-М" до навколишнього оточення на об'єкті, оптимально налаштувати засіб при його монтажі на відстані до 0,5 м від загородження.

Вибираючи одну з програм обробки сигналів за допомогою десятипозиційного перемикача і роблячи пробні проходи в місцях, що мають складний рельєф або поблизу великих об'єктів, "Контур-М" налаштовується на високу ймовірність виявлення у всіх точках зони виявлення.

Широкий динамічний діапазон автоматичного регулювання дозволяє адаптувати "Контур-М" до змін навколишнього середовища на ділянці, що охороняється, і до змін погодних та сезонних умов, що дає можливість виключити його додаткове налаштування в процесі експлуатації.

Крім зазначених випадків, "Контур-М" виробляє сигнал спрацьовування та при розтині приймального блоку, що має елементи налаштування.

Умови експлуатації

Допускається використання РЛСО "Контур-М" поблизу ліній електропередач (ЛЕП).

По електромагнітній сумісності "Контур-М" відповідає вимогам ДЕРЖСТАНДАРТ Р 50746-2000 - для II групи виконання за стійкістю до перешкод, електромагнітної обстановці середньої жорсткості з критерієм якості функціонування "В". Електроживлення засобу здійснюється від джерела постійної напруги 10-30 при енергоспоживання не більше 1,3 Вт.

"Контур-М" зберігає працездатність за таких умов:

діапазон робочих температур від -50 до +55 ° С;
відносна вологість повітря до 98% за температури 25 °С;
атмосферний тиск до 60 кПа (450 мм рт.ст.);
сонячне випромінювання із щільністю потоку до 1125 Вт/м;
атмосферні опади (дощ, сніг) до 40 мм/год, а також іній, роса та піщані бурі;
швидкість вітру у поривах до 30 м/с;
розташування крони дерев не ближче ніж 1,5 м від межі зони виявлення;
висота трав'яного покриву та нерівностей до 0,4 м;
висота снігового покриву до 0,5 м-коду.

Засіб "Контур-М" побудований на сучасній елементній базі та виготовляється із застосуванням технології поверхневого монтажу радіоелементів, що підвищило його надійність та суттєво зменшило габаритні розміри (170x115x50 мм).

Серійне виробництво РЛСО "Контур-М" розпочато у ІІІ кварталі 2008 р.

2.5 Радіохвильові засобивиявлення

2.5.1 Призначення, основні характеристики та види радіохвильових та радіопроменевих сповіщувачів

Радіохвильові (РВСО) та радіохвильові лінійні (РЛСО) засоби виявлення набули широкого поширення при захисті периметрів об'єктів.

Відмінність між РВСО і РЛСО полягає у способі формування чутливої зони: РВСО використовує ближню зону поширення радіохвиль ( менше 10λ); РЛСО - дальню зону ( більше 100λ).

Залежно від принципу дії розрізняють активні чи пасивні РВСО та РЛСО.

Пасивні РВСО і РЛСО використовують власне випромінювання об'єкта виявлення або зміну електромагнітних полів (ЕМП) зовнішніх джерел (як правило, мовних теле- і радіостанцій).

Активні РВСО та РЛСО використовують власні ЕМП для формування зони виявлення.

Розрізняють одно- та двопозиційні РВСО та РЛСО. Однопозиційні мають загальний блок приймача (пасивні РВСО та РЛСО завжди є однопозиційними), двопозиційні мають рознесені блоки передавача та приймача.

Пасивні РЛСО застосовуються виявлення порушників, мають власне електромагнітне випромінювання. Наприклад, порушника, що має на руках якесь електрообладнання, що використовує мікроробота, малорозмірний літальний апарат і т.д.

Активні однопозиційні РЛСО включають:

Однопозиційну РЛЗ;

Нелінійний радіолокатор;

Однопозиційне мікрохвильове ЗІ.

Нелінійний радіолокатор використовує широкосмуговий сигнал спеціальної форми та призначений для виявлення людини за нерухомими фізичними перешкодами та укриттями (дерев'яними, цегляними та залізобетонними стінами, перекриттями тощо).

Однопозиційні мікрохвильові ЗІ використовуються для тимчасового блокування розривів у загородженні, охорони об'ємів приміщень, входів в будівлі, що охороняються, для перекриття "мертвих зон" при охороні периметрів РЛСО, організації прихованих рубежів блокування в приміщеннях, що охороняються.

Примітка. "Мертвою зоною" називаються ділянки простору в зоні виявлення або розриви в зоні виявлення, де ймовірність виявлення менше заданої.

Дані СО працюють у дециметровому, сантиметровому та міліметровому діапазонах. Для виявлення використовується зміна розташування стоячих хвиль в об'ємі, що охороняється (при появі об'єкта виявлення) або прояв ефекту Доплера (при русі об'єкта виявлення).

Двопозиційні РЛСО працюють у дециметровому, сантиметровому та міліметровому діапазонах та використовуються для блокування периметрів об'єктів, місць тимчасового розташування військових підрозділів, вантажів тощо. Корисний сигнал формується за рахунок зміни об'єктом виявлення (порушником) сигналу зв'язку на вході приймача.

Двопозиційні РВСО працюють у декаметровому, метровому та дециметровому діапазонах довжин хвиль та використовуються для блокування периметрів об'єктів та організації прихованих рубежів охорони. В якості антенних систем тут застосовуються радіовипромінюючі (РІ) кабелі (інша назва - лінія хвилі, що витікає (ЛВВ), а також кусочно-ламані дво- і однопровідні лінії (інша назва - лінія Губо).

Зона виявленняСО - це ділянка, поява в якому об'єкта виявлення (в ідеалі порушника) викликає виникнення корисного сигналу з рівнем, що перевищує рівень шуму чи перешкоди.

За кордоном зони виявлення розташовується зона відчуження- це зона, поява в якій групи людей, переміщення техніки або коливання кущів, дерев може призвести до перевищення корисним сигналом порогового значення та видачі несправжньої тривоги.

При виконанні вимог до інженерної організаціїу зоні виявлення ЗІ забезпечує задану (описану в паспорті на виріб) ймовірність виявлення Р обн..

Ймовірність виявлення- це ймовірність того, що СО обов'язково сформує сповіщення про тривогу при перетині або вторгненні в зону виявлення порушника в умовах та способами, обумовленими в нормативної документації. Як правило, закордонні фірми вказують як ймовірність виявлення СО незміщену оцінку ймовірності виявлення:

де N ісп- кількість випробувань щодо подолання зони виявлення СО; М- кількість перепусток порушника (експериментів, у яких не спрацювало СО). Наприклад, якщо за перетині ЗО у кількості 100 разів був пропусків порушника, тобто. СО видало 100 разів сигнал "Тривога", то ймовірність виявлення СО становить 0,99, а не 1, т.к. це незміщена оцінка математичного очікування ймовірності виявлення порушника.

У вітчизняній практиці під ймовірністю виявлення, як правило, розуміється нижня межа довірчого інтервалу, в якому з довірчою ймовірністю (зазвичай від 0,8 до 0,95) лежить справжнє значення ймовірності виявлення. Тобто під ймовірністю виявлення розуміється величина

де Р* - середнє частотне значення ймовірності виявлення, що визначається виразом

t ɣ- Коефіцієнт Стьюдента для даного числа випробувань N іспта обраної довірчої ймовірності.

Кориснимназивають сигнал, що виникає на виході чутливого елемента при подоланні або вторгненні в зону виявлення порушника (за відсутності факторів будь-якої природи, що обурюють, не пов'язаних з вторгненням або подолання порушником зони виявлення).

Іншим важливим параметром є частота помилкових тривог N лс, що визначається виразом

де Т лс- час (період) напрацювання на хибне спрацьовування.

Довірчий інтервал для оцінки середнього напрацювання на хибну тривогу задається граничними значеннями Т 1і Т 2, що визначаються із співвідношень:

де Тісп- Тривалість випробувань; N- Число зразків, що випробовуються; 1 - нижня оцінка параметра розподілу Пуассона; 2 - верхня оцінка параметра розподілу Пуассона.

Сигналом від впливу перешкоди (далі за текстом - перешкода) називається залежність електричної величини (напруги або струму) від часу на виході чутливого елемента (ЧЕ) при впливі на нього факторів будь-якої природи, що обурюють, не пов'язаних з вторгненням або подоланням об'єктами зони виявлення.

Обурюючим впливом називається вплив на ЧЕ, що призводить до виникнення перешкоди або спотворює форму корисного сигналу.

Прикладом впливу, що обурює, можуть бути порив вітру, сніг, дощ; кішки та собаки, що переміщаються в зоні виявлення, транспорт та ін.

Флуктуаційною перешкодоюназивають перешкоду, що є безперервним випадковим процесом, що описується своїми багатовимірними функціями розподілу.

Імпульсною перешкодоюназивають перешкоду, що є випадковою послідовністю імпульсів, що описується моментами появи імпульсів та їх видом.

Причиною пропуску корисного сигналу є маскуюча дія перешкоди, що повністю або частково компенсує корисний сигнал, або відсутність у корисному сигналі характерних ознак, що дозволяють відрізнити його від сигналу перешкоди, що не призводить до формування сигналу тривоги.

Наприклад, за вітчизняною методикою оцінки аналогічне СО матиме ймовірність виявлення не більше 0,9.

2.5.2 Передавач, антенна система та приймач як блок формування корисного сигналу

Нехай є РЛСО з антеною системою, що складається з двох однакових антен (рисунок 23) з розмірами D Bпо вертикалі та D Гпо горизонталі, встановлених на висоті Н авід поверхні землі паралельно паркану на відстані А від нього і на відстані Lодин від одного. Діаграма спрямованості антени визначається кутами Ө В/2 та Ө Г у вертикальній та горизонтальній площинах відповідно.

При цьому можливі такі випадки:

1) антенну систему можна розглядати як таку, що складається з точкових антен, якщо виконуються умови: і ;

2) антенну систему необхідно розглядати як таку, що має кінцевий розмір, якщо наведені вище умови не виконуються.

Потужність, що випромінюється передавальною антеною Р злпов'язана з потужністю, що наводиться в приймальній антені Р пр, при розташуванні антен у вільному просторі виразом , де λ - Довжина хвилі РЛСО; G - коефіцієнт посилення антени.

Вплив поверхні, що підстилає на роботу РЛСО показано на малюнку 24. При збільшенні відстані Lміж антенами сигнал, що приймається, має коливальний характер і згасає (рисунок 24а). При збільшенні висоти підвісу антен H априйнятий сигнал має коливальний характер і зростає, прагнучи значення прийманого сигналу для вільного простору (рисунок 24б). Аналогічна картина спостерігається і зі збільшенням відстані А до протяжного предмета - паркану, стіни (рисунок 24 в).

Відомо також, що область НВЧ розсіювання ( D >> λ ) стосовно характерного розміру об'єкта Dдо радіусу першої зони Френеля R 1підрозділяється так:

D/R 1>> 1 – умова геометричної оптики;

D/R 1≈ 1 - умова дифракції Френеля;

D/R 1 << 1 - условие дифракции Фраунгофера.

Процес утворення сигналу в РЛСО відбувається в такий спосіб.

Людина - порушник під час руху поперек ділянки послідовно перекриває зони Френеля (рисунок 25). При цьому людина з високим ступенем точності моделюється при переміщенні в "зростання" та "повзкому" прямокутником з габаритами людини (рисунок 25а), при переміщенні "зігнувшись" - двома прямокутниками. Сигнал на вході приймача має форму, показану малюнку 25б.

Малюнок 25 - Процес утворення сигналів РЛСО: а- зони Френеля, б- сигнал на вході приймача

Радіус m-йзони Френеля а найбільший радіус зони Френеля, що визначає ширину зони виявлення, становить .

Відповідно, ставлення D/R 1 виражається через відстань від точкового джерела ЕМП до об'єкта r 1 відстань від об'єкта до точки спостереження (приймача) r 2 і довжину хвилі наступною формулою:

Основні розміри людини при різних способах переміщення, що впливають параметри корисного сигналу, показані малюнку 2.20.

Щоб зменшити «мертву зону» при виявленні повзучої людини необхідно встановлювати велику антену (Dв ≥ 1,5 м).

Відповідно до розмірів тварин, що мешкають на даному об'єкті, та їх можливими шляхами просування визначається рівень імпульсних сигналів перешкоди.

Інший тип перешкоди - від поверхні, що підстилає. Загальні вимоги до РЛСО по поверхні, що підстилає, наступні:

Нерівномірність поверхні трохи більше 30 див;

Трава та сніжний покрив не більше 30 см.

Смуга частот корисного сигналу визначається мінімальною та максимальною шириною зони (дільниці) виявлення, а також мінімальною та максимальною швидкістю переміщення порушника. Відповідно для конкретного ЗІ при зменшенні довжини ділянки блокування можливе виявлення порушника, що повільніше рухається.

Для забезпечення спільної роботи кількох СО застосовується амплітудна модуляція зондувального сигналу різними частотами. Тимчасовий поділ, який потребує взаємної синхронізації, застосовується рідко.

Для зменшення впливу змін стану поверхні, що підстилає, на рівень корисного сигналу в радіохвильових лінійних засобах виявлення застосовуються автоматичне регулювання посилення АРУ або логарифмічний підсилювач.

У сучасних лінійних радіохвильових засобів виявлення, що використовують цифрові методи обробки, як правило, є можливість налаштування на довжину блокованої ділянки, максимальну і мінімальну швидкість руху порушника.

2.5.3 Лінійні радіохвильові сповіщувачі для охорони периметрів

У розділі 2.5.3 розглянуто сучасні тенденції розвитку та технічні рішення, що визначають якісний рівень сповіщувачів.

2.5.3.1 Підвищення надійності

Застосування у сповіщувачах мікросхем високого ступеня інтеграції (наприклад, мікроконтролерів) та цифрових технологій обробки сигналу;

Розробка транзисторних генераторів радіосигналу.

Це дозволяє суттєво підвищити надійність роботи виробів. Поява таких сповіщувачів стала можливою після освоєння масового виробництва компонентів, тому вони з'явилися практично одночасно як у вітчизняних, так і іноземних виробників. Прикладами перших подібних технічних рішень були сповіщувачі ERM0482X італійської фірми "CIAS ELECTRONICA", "РАДІЙ-2" виробництва ЗАТ "Фірма "ЮМІРС", "INTELLI-WAVE" канадської фірми "SENSTAR-STELLAR". Масовий перехід до цієї елементної бази можна вважати вже фактом, що відбувся, Сповіщувачі, засновані на старій елементній базі, випускаються досі, але, ймовірно, це тимчасово.

Подальше суттєве підвищення надійності сповіщувачів малоймовірне, тому що вже зараз основна частина порушень функціонування при експлуатації пов'язана не з відмовою техніки, а з тим, що при проектуванні та встановленні сповіщувачів не беруться до уваги рекомендовані вимоги до обмежень щодо їх експлуатації.

2.5.3.2 Зниження вартості виробу

Інша існуюча тенденція розвитку - зниження вартості з метою підвищення доступності сповіщувачів. Більшість вітчизняних і низка зарубіжних підприємств підтримують цю тенденцію, що пов'язано, перш за все, з конкуренцією на ринку ТСОС, що посилюється, і прагненням виробників розширити сферу застосування. Зниження ціни досягається переважно за рахунок зниження собівартості виробів при застосуванні сучасних технологій та елементної бази, а також зменшенням частки накладних витрат при збільшенні обсягу виробництва.

Водночас американські виробники та низка вітчизняних виробників не поспішають знижувати ціни, витрачаючи суттєві кошти, що включаються до собівартості продукції, на технічну підтримку служб експлуатації.

У найближчій перспективі ціноутворення на ринку відповідних технічних засобів визначатиметься обраними розробниками варіантами (ідеологіями) розвитку підприємств, можливості подальшого зниження вартості продукції поки що обмежені.

2.5.3.3 Технічні рішення щодо збільшення надійності виявлення радіохвильовими лінійними засобами виявлення

Оптимізація розмірів зони виявлення

Нині широко впроваджуються розробки оптимізації розмірів зони виявлення. Технічне рішення щодо оптимізації розмірів зони виявлення досягається в основному двома способами: збільшенням частоти випромінювання та застосуванням асиметричних планарних антен.

1. Ефективне звуження зони виявлення досягається за рахунок використання вищої робочої частоти сповіщувачів. При цьому зменшується радіус зон Френеля, які суттєво впливають на ширину зони виявлення.

Використання більшої частоти дозволяє при тих же габаритах виробів використовувати вузьконаправлені антени, що зменшує чутливість до перешкод від руху поблизу меж зони виявлення. Сповіщувачі, що використовували частоту 24 ГГц і вище, існували і раніше, але висока вартість НВЧ вузлів обмежувала їх застосування саме там, де вони були потрібні найбільше (на об'єктах у густонаселених містах, аеропортах).

Поява транзисторів, що працюють на зазначених частотах, дозволило створити відносно недорогі передавальні та приймальні вузли, знизити матеріаломісткість виробів за рахунок застосування смужкових антен, підвищити якість та надійність їхньої роботи.

Прикладом реалізації цього рішення є сповіщувач "Радій-7", розроблений у 2009 р. При дальності дії 300 м (при цьому запас за потужністю радіосигналу, що приймається, становить більше 18 дБ) його вартість цілком порівнянна з вартістю радіохвильового сповіщувача для периметрів, що працює в традиційному трисантиметровому діапазон довжин хвиль. Наразі проведено кваліфікаційні випробування сповіщувача "Радій-7" із робочою частотою 24 ГГц. Використання автоматичного налаштування разом із приладом контрольним універсальним дозволило отримати сповіщувач з хорошими технічними та вартісними показниками.

Застосування робочої частоти в діапазоні (24150±100) МГц дозволяє встановлювати сповіщувач "Радій-7" на об'єктах аеропортів. Ця частота не впливає на роботу станцій радіолокацій (як встановлених в аеропорту, так і на авіалайнерах).

Сповіщувач "Лінар 200" також має (в одному з робочих режимів) досить вузьку ширину зони виявлення і допускає проїзд автотранспорту на відстані не менше 2 м від центральної осі сповіщувача, але електромагнітною сумісністю "Радій-7" краще для охорони периметра аеропорту.

Привабливість використання частот генерації більш високого діапазону, ніж використовувані в даний час, пояснюється хоча б тим, що існує певна залежність між частотою, що випромінюється, і шириною зони виявлення, при цьому, чим частота більше, тим менше поперечний переріз зони.

На відміну від багатьох розробників РЛСО і РВСО, що використовують і виготовляють надвисокочастотні (НВЧ) модулі приймальних блоків (сповіщувачі діапазону 24 ГГц) за схемами прямого посилення з амплітудним детектором і модулі передавальних блоків з амплітудною модуля цифрових генераторів та супергетеродинних приймачів НВЧ з можливістю програмної зміни їх параметрів.

У першому випадку через розкид параметрів аналогових компонент таке рішення не дозволяє виробникам отримати стабільні параметри модулів НВЧ і їх повторюваність при серійному виробництві. Також неминучі значні витрати на «ручне» налаштування модулів НВЧ, тобто якість налаштування виробів безпосередньо залежить від «людського фактора».

У другому випадку цифрові генератори НВЧ не потребують «ручного» регулювання при виготовленні, їх параметри можуть задаватися та оперативно змінюватись програмним кодом. Такі генератори мають більшу стабільність роботи і надійність порівняно з генераторами НВЧ, побудованими на транзисторах або генераторних діодах.

У цифрових генераторах НВЧ є можливість програмної установки конкретної частоти в межах виділеної смуги, що дозволяє встановити кілька десятків частотних каналів для сповіщувачів діапазону 24 ГГц. Така особливість дозволяє повністю позбутися взаємного впливу сповіщувачів на об'єкті, що охороняється.

Інноваційні рішення втілені у сповіщувачі dHunt, що є мікрохвильовим «бар'єром» радіочастотного діапазону 24 ГГц. Зовнішній вигляд сповіщувача наведено малюнку 27.

На малюнку 28 представлений Тантал-200М - мікрохвильовий бар'єр радіочастотного діапазону 24 ГГц.

При розробці нової моделі сповіщувачів серії «Тантал» використано більш сучасні та надійні електронні компоненти, до складу яких входить спеціалізований антенний модуль діапазону 24 ГГц, розроблений та вироблений у Німеччині, а також новий мікропроцесор, розроблений фірмою «Texas Instruments» у 2011 році.

В результаті модернізації покращено завадостійкість, розширено функціональні можливості, знижено вартість.

Технічні характеристики та опис сповіщувача «Тантал-200»

Високостабільний цифровий генератор НВЧ. Кількість частотних каналів передавача – 250 (крок установки робочої частоти – 1 МГц), що повністю виключає вплив сповіщувачів один на одного.

Супергетеродинний приймач із високою чутливістю. Це суттєво підвищує завадостійкість сповіщувачів при впливі різних перешкодових факторів: електромагнітних перешкод, різких змін температури навколишнього середовища, зливових дощів, сильних снігопадів, змін рівня снігу та трави тощо. Висока завадостійкість до електромагнітних перешкод обумовлена частотним діапазоном 24 ГГц та цифровою фільтрацією перешкод промислових частот із глибиною придушення до 60 дБ.

Цифрова обробка сигналів дозволяє виключити спотворення вхідного сигналу, спричинене нелінійністю аналогових елементів. Висока продуктивність процесора дозволяє впевнено виявляти порушника, що рухається в широкому діапазоні швидкостей, на тлі різних перешкод, що діють одночасно.

Для налаштування використовується спеціальне програмне забезпечення. Воно дозволяє оперативно змінювати функції виявлення порушника та алгоритм прийняття рішення про видачу сповіщення про тривогу. Є можливість встановлення швидкості порушника, що реєструється, і оптимальних порогів для обраної дальності кордону, що охороняється.

ПЗ має сервісні функції: встановлення робочої частоти (250 частотних каналів), встановлення мережевої адреси сповіщувача (від 1 до 254 при об'єднанні в мережу за інтерфейсом RS-485), запис стану сповіщувача в незалежній пам'яті (журнал тривог).

Сповіщувач має стандартний релейний вихід і передачу повідомлення про тривогу або несправність за інтерфейсом RS-485, у тому числі за відсутності сигналу на вході ПЗМ, виході з ладу ПДР або ПЗМ, «засвічування» ПЗМ потужними джерелами радіоперешкод.

Допускається встановлення поблизу загород і стін, без погіршення параметрів виявлення порушника. Довжина рубежу, що охороняється - 200 м, ширина - до 1,5 м.

Нині існують сповіщувачі із частотою випромінювання 61,25 ГГц. Електромагнітне випромінювання цієї частоти інтенсивно поглинається атмосферним киснем (порядку 17 дБ/км). Завдяки цій властивості досягається вирішення як мінімум двох тактичних завдань:

Забезпечення повної електромагнітної сумісності апаратури, що працює у цьому діапазоні, з будь-яким обладнанням;

Забезпечує максимально можливе маскування електромагнітного випромінювання, а також скритність роботи.

Потенційна можливість поліпшення характеристик сповіщувача з частотою генерації 61,25 ГГц в порівнянні з аналогами, крім цього, забезпечується тим, що поперечні розміри 1-ї зони Френеля, в межах якої поширюється близько 70% електромагнітної енергії, що приймається (тобто власне зона виявлення ), сумірні з розмірами порушника.

У сповіщувачах за схемами прямого посилення з амплітудним детектором та модулів передавальних блоків з амплітудною модуляцією генератора використовується значно нижчий частотний діапазон (до 24 ГГц), при цьому поперечні розміри зони виявлення значно перевищують поперечні розміри порушника. Відносне зменшення рівня сигналу на вході приймача при перетині порушником зони виявлення становить трохи більше 10%. Реєстрація таких змін рівня сигналу неоднозначна в простих системах обробки сигналу в реальних умовах експлуатації на тлі перешкод, що змінюються, рівень яких має той же порядок. Такі перешкоди можуть бути викликані відображенням поверхні землі та навколишніх предметів при зміні атмосферних умов, атмосферними явищами, активними перешкодами з інших джерел електромагнітного випромінювання. Для боротьби з досить значним рівнем перешкод доводиться використовувати додатковий арсенал засобів: розробляти та вводити додаткові алгоритми обробки сигналів, збільшувати висоту встановлення антен щодо землі, посилювати вимоги до змісту смуги відчуження, що призводить до подорожчання апаратури та збільшення експлуатаційних витрат.

Незважаючи на всю привабливість створення РЛСО з частотою генерації 61,25 ГГц, практична реалізація цього пристрою наштовхується на проблему створення НВЧ генератора, здатного надійно працювати в діапазоні. Розроблений генератор на лавинно-прогоновому діоді (ГЛПД) має недостатній ресурс напрацювання на відмову і працює при підвищених напругах живлення.

Крім цього зменшення ширини зони виявлення за рахунок збільшення частоти випромінювання призводить до зменшення висоти зони та появи мертвих зон поблизу ПРД та ПЗМ сповіщувача.

2. Другим способом оптимізації зони виявлення є організація асиметричної зони виявлення.

Підвищення доступності радіохвильових сповіщувачів для периметра призвело до розширення їх застосування. Сповіщувачі стали встановлювати різні об'єкти, включаючи приватні домоволодіння з непідготовленим чи майже підготовленим периметром. При цьому споживачі та виробники зіткнулися з деякими проблемами, які раніше були несуттєвими при використанні сповіщувачів на державних об'єктах, відчужених від населених пунктів.

З'явилася необхідність у радіохвильових сповіщувачах для охорони периметра із відносно вузькою зоною виявлення. Наприклад, у міських умовах на об'єктах дуже часто немає можливості виділення достатньої ширини зони, в якій не допускається проїзд автотранспорту.

Спроби звузити зону виявлення за рахунок використання антен з більшою апертурою в горизонтальній площині (наприклад, "CORAL" виробництва "CIAS ELECTRONICA" з антеною, названої виробником "BUTTERFLY") виявилися недостатньо ефективними (у будь-якому випадку діаграма випромінювання антени значно ширша за зону виявлення), т.к. призводять до збільшення розмірів виробів.

Італійська компанія Sicurit Alarmitalia представила двопозиційний радіопроменевий датчик DAVE з цифровою обробкою сигналів, з параболічними антенами (робоча частота - 9,9 ГГц, протяжність зони охорони - 180 м).

Фірма «CIAS BIS Engineering» застосувала нову конструкцію антени (асиметричні планарні антени та спеціальні антени типу «метелик»).

У сповіщувачі з асиметричними планарними антенами, які формують зону виявлення з відносно малою шириною, співвідношення між шириною та висотою зони виявлення становить 1 до 3. Ширина зони виявлення – від 1 до 4 м, висота – від 3 до 12 м.

Конструкція антени типу «метелик» формує асиметричну в поперечному перерізі зону виявлення відносно невеликої ширини порівняно з висотою та мінімізує «мертві» зони поблизу блоків сповіщувача. Зовнішній вигляд сповіщувача показаний малюнку 29.

Особливо необхідно відзначити, що розробляються та застосовуються антени для оптимізації виявлення проникнення не тільки по землі, а й з повітря. Наприклад, TMPS-21300 однопозиційний датчик має напівсферичну діаграму чутливості та призначений для охорони територій об'єктів від вторгнень з повітря. Радіус чутливої півсфери регулюється не більше від 22 до 78 метрів. Датчик генерує сигнал тривоги за заданим алгоритмом, реагуючи тільки на вхід в зону, що охороняється, тільки на вихід з неї або на обидві дії порушника. Діапазон реєстрованих швидкостей об'єкта – від 0,44 до 26,7 м/сек (від 1,6 до 96 км/год).

Розширення номенклатури лінійних радіохвильових сповіщувачів із вузькою зоною виявлення (за рахунок збільшення частоти випромінювання понад 24 ГГц) нині економічно недоцільне.

Застосування асиметричних планарних антен і антен «метелик» є інноваційним напрямом розробки лінійних радіохвильових сповіщувачів. Можлива розробка сповіщувача із зоною виявлення типу «штора» (ширина зони виявлення – 1 м, висота – 3 м).

Захист від електромагнітних перешкод

Для забезпечення необхідної якості виявлення сповіщувачів в умовах зовнішніх факторів, що ускладнюють їх функціонування, застосовуються такі технічні рішення.

По-перше, на міських об'єктах, де потрібна підвищена стійкість сповіщувачів до електромагнітних перешкод, викликаних впливом однотипних приладів, встановлюють сповіщувачі, що мають дві або більше літер за частотою модуляції. Наприклад, така зміна вже розроблена у 2006 р. для сповіщувача «РАДІЙ-2». У сповіщувачі «Лінар 200» застосовується спосіб кодування сигналу з передавача на свій блок приймача.

По-друге, великий вплив на сповіщувачі надають засоби радіозв'язку (наприклад, стільниковий), що широко освоюють в даний час все більш високі частоти. Це зумовило ще одну тенденцію – електромагнітну сумісність.

Випромінювальні та приймальні антени, НВЧ модулі мають різні виконання. Вибір розмірів антен визначає спрямованість випромінювання та прийому НВЧ енергії. Чим краща спрямованість, тим більша дальність і менша ширина зони виявлення і, як наслідок, менший вплив оточуючих негативних факторів. Традиційні конструкції містять об'ємні хвилеводи, щілинні випромінювачі з вбудованими НВЧ генераторними та детекторними камерами, а також параболічні відбивачі, що мають різні форми та розміри. Застосування смужкових друкованих антен дозволяє знизити габаритні розміри блоків і робить їх більш надійними та довговічними. Деякі виробники застосовують смужкові антени спільно з параболічними відбивачами, що дещо збільшує потік НВЧ енергії у напрямку детектора.

Інший спосіб - використання діапазону частот поки що масово не зайнятого засобами зв'язку, наприклад, вже згаданого діапазону 24 ГГц. Без сумніву, стійкість сповіщувачів до електромагнітних перешкод перебуватиме у зоні постійної уваги розробників нових виробів.

Боротьба з впливом електромагнітних полів від близько розташованих потужних засобів радіозв'язку та відбиття від автомобілів, що проїжджають, носить комплексний характер і вимагає не тільки підвищення вибірковості приймального тракту та конструктивних заходів (ефективного екранування) щодо захисту від наведень на внутрішні ланцюги сповіщувача, а й застосування принципів, пов'язаних з поширенням радіохвиль у просторі.

Одним із способів зменшення впливу від електромагнітних перешкод є зміна поляризації випромінювання сповіщувача.

Цей спосіб дозволяє зменшити вплив відбитків від поверхні, що підстилає, і предметів без зменшення довжини хвилі і збільшення габаритних характеристик антен. За цим способом отримано позитивне рішення про видачу патенту на винахід [див. Розділ 4].

В результаті реалізації патенту внесок відбитого сигналу в сумарний сигнал на виході приймальної антени ПЗМ мізерно малий.

Поряд із збільшенням спрямованості випромінювання, переходом робочої частоти в діапазон 24 ГГц, підвищенням вибірковості приймального тракту та конструктивних заходів (ефективного екранування), зміна поляризації випромінювання дозволяє суттєво підвищити завадостійкість сповіщувача.

Спосіб є інноваційним напрямом розробки лінійних радіохвильових сповіщувачів.

Винятковою особливістю сповіщувача з функцією визначення напрямку переміщення є наявність двох антен у блоках ПРД та ПЗМ, чим досягається дуже високий рівень завадостійкості.

Наприклад, сповіщувач "Торос" визначає спробу вторгнення тільки при перетині двох радіопроменів зі зсувом у часі. Це дозволяє з великою мірою ймовірності відокремити сигнал перешкоди від реального сигналу при перетині зони виявлення порушником.

Визначення напрямку руху порушника, попередня цифрова фільтрація та алгоритм подальшої обробки сигналу забезпечують не більше однієї помилкової тривоги на рік за збереження ймовірності виявлення 0,98. Сповіщувач лінійний радіохвильовий «Торос» показаний малюнку 30.

Довжина зони виявлення – від 10 до 100 м, ширина – не більше 6 м.

На малюнку 31 показані зони виявлення сповіщувача "Торос".

Функція визначення напрямку переміщення порушника є інноваційним напрямом при розробці лінійних радіохвильових сповіщувачів з метою суттєвого збільшення його стійкості до перешкод.

Нові алгоритми виявлення («нечітка» логіка)

Прикладом сучасного лінійного радіохвильового сповіщувача може бути ERM0482X, випущений італійською фірмою CIAS (рис. 32).

Сповіщувачі відрізняються від своїх "аналогових" попередників наявністю цифрової обробки сигналів. Застосовується система розпізнавання образів на принципах «нечіткої логіки», що дозволяє істотно підвищити здатність, що виявляє.

Це дозволяє не просто реєструвати появу сторонніх об'єктів у зоні виявлення, а порівнювати їх характеристики в енергонезалежній пам'яті з характерними образами, пов'язаними з вторгненням порушника (що йде, що біжить або повзуча людина). При збігу сигналів з зразком сповіщувач формує повідомлення про тривогу. Він контролює параметри навколишніх умов та автоматично коригує алгоритм обробки сигналів.

Крім цього, програма налаштування ERM0482X дозволяє сформувати зону виявлення з перетином не у вигляді кола, а у вигляді вертикально орієнтованого еліпса. Це дозволяє зменшити вплив сигналів, що відбиваються від дерев, огорож та інших предметів, розташованих на краях зони виявлення.

У вбудованій пам'яті системи ERM0482X зберігаються 100 "аналогових" подій (зміна рівня сигналу, температура повітря, напруга живлення) та 256 "цифрових" подій (сигнали тривоги, зміни параметрів системи та ін.).

У сповіщувачі серії ERMO 482x Pro також використовується цифрова технологія обробки сигналів. Крім цього, передбачено вибір одного з 16 каналів модуляції з кварцовою стабілізацією. Сповіщувач має високу схибленість в діапазоні частот авіаційних радарів, завдяки конструктивному виконанню антен (параболічна антена з лінійною поляризацією) і цифрової фільтрації.

Зовнішній вигляд сповіщувача показаний малюнку 33.

Застосування способу розпізнавання образів на принципах «нечіткої логіки» дозволяє істотно підвищити здатність сповіщувача, що виявляє.

Для підвищення стійкості до перешкод використовуються методи поляризації вектора випромінювання і формування зони виявлення у вигляді еліпса у вертикальній площині.

Способи є інноваційними при розробці лінійних радіохвильових сповіщувачів.

Цифровий спосіб зменшення ширини зони (метод FSTD)

Нова конструкція антени у сповіщувачі "Manta" дозволяє створити вузьку зону виявлення при її невеликих розмірах.

Крім цього, реалізовано метод зменшення ширини зони виявлення (FSTD) з використанням принципів розпізнавання мети методом «нечіткої» логіки, що дозволяє змінювати чутливість сповіщувача на краях зони виявлення для відбудови від впливу поряд розташованих предметів (рослинність, огорожі, що вібрують).

Особливість сповіщувача «Manta» полягає в тому, що він аналізує основні параметри сигналу, що приймають, що характеризують його динамічні зміни. У блоці пам'яті сповіщувача зберігаються типові сигнали проникнення, які використовуються як еталонні при аналізі сигналів, що приймаються в реальному часі. Алгоритми «нечіткої логіки» компенсують вплив перешкод навколишнього оточення та дозволяють надійно ідентифікувати реальні проникнення.

Зовнішній вигляд сповіщувача показано малюнку 34.

Метод «нечіткої логіки», автоматичний контроль параметрів, динамічне визначення маскування можуть бути рекомендовані розробки вітчизняних сповіщувачів.

Можливість охорони перетнутої місцевості

Сповіщувач охоронний лінійний радіохвильовий «Наст» містить комплект блоків ПРД і ПЗМ, що дозволяє охороняти 16 ділянок по 8 м. Не потрібне юстирування і попередня підготовка ділянок периметрів, що охороняються, допускається наявність трави, дерев, кущів і перепадів висоти поверхні до 5 м. На малюнку 35 показані зони виявлення сповіщувача "Наст".

Цей спосіб може застосовуватися для охорони «ламаних» периметрів об'єктів.

Виявлення повзучого порушника

Приклад нового виробу з підвищеною виявною здатністю - сповіщувач Model 320SL (Southwest Microwave), в якому використовуються два приймально-передавальні модулі, що працюють у двох частотних діапазонах: К (24,1 ГГц) і X (10,5 ГГц), що формують дві незбігаючі зони виявлення .

Нижня "вузька" зона (висота установки К-модуля - 0,4 м) призначена виключно для виявлення порушника, що повільно повзуть, усуваючи найважливіший недолік всіх ранніх зразків-аналогів. Верхній X-модуль (висота установки – 0,9 м) забезпечує "широку" зону виявлення, надійно виявляючи ходьбу, біг та стрибки.

Виявлення порушника, що повзе або перекочується, є актуальним завданням, так як лінійні радіохвильові сповіщувачі, що нині встановлюються на об'єктах, що охороняються підрозділами позавідомчої охорони, фактично не виявляють ці способи подолання периметра порушником.

Примітка. «Лінар-200» виконує цю функцію, але при певних обмеженнях до дальності дії та до поверхні, що підстилає.

Інтерфейс RS-485

Для дистанційної діагностики та налаштування цих сповіщувачів за допомогою комп'ютера та спеціальної програми MWATEST використовується інтерфейс RS-485.

Останнім часом у рамках робіт із цього напряму розвитку радіохвильових сповіщувачів більшість виробників використовує інтерфейс RS-485. Бажання підвищити інформативність засобів охоронної сигналізації цілком зрозуміло, але безперечна перспективність цього шляху може бути забезпечена лише за умови створення стандарту обміну даними в системах з використанням цього інтерфейсу.

Дистанційна діагностика та налаштування є перспективною тенденцією при розробці сповіщувачів.

Комплект змінних антен

Комплект PAC 300В американської фірми Southwest Microwave (рисунок 36) складається з передавача, приймача, двох автономних акумуляторних блоків живлення, радіопередавача сигналів тривоги, двох опорних штативів та комплекту кабелів.

У комплекті передбачено застосування змінних антен, що дозволяють вибирати оптимальну довжину зони виявлення: 30, 107 або 183 м. Вона може змінюватися в діапазоні від 0,6 до 12,2 м за допомогою установки відповідних антенних модулів і регулювання чутливості приймача.

Висота зони виявлення змінюється відповідно до її ширини.

Горизонтальна проекція трьох зон виявлення показана малюнку 37.

Застосування змінних антен актуально при розробці мобільних сповіщувачів, що швидко розвертаються.

Цей спосіб дозволяє оперативно змінювати параметри зони виявлення, які будуть оптимальні для конкретного об'єкта, що охороняється, ландшафту і т.д.

Додаткове обладнання

Практично всі виробники заявляють про просту інсталяцію виробів, хоча часто спрощення стосується тільки будь-якої однієї функції і не є принциповим.

Наприклад, юстирування блоків проводиться «на око» і не потребує будь-яких приладів, пороги виявлення визначаються автоматично. Цього достатньо, якщо ділянка периметра відповідає вимогам експлуатаційної документації, що останнім часом буває далеко не завжди. Інакше часто виникають проблеми, які потребують технічного аналізу та, якщо це взагалі можливо, засобів ручного регулювання для адаптації сповіщувача до конкретних умов.

Поєднання функції автоматичного регулювання з можливістю ручної в інших галузях техніки зараз вже норма (наприклад, автоматична коробка передач з функцією «TIPTRONIC»). Подібний підхід вже реалізований у новій лінійці сповіщувачів серії «Радій», «РМ», які випускають ЗАТ «Фірма «ЮМІРС». У режимі ручного регулювання є можливість контролю запасу радіосигналу та зміни порогів виявлення. Як в ручному, так і автоматичному режимі можлива зміна значень максимальної і мінімальної швидкостей, що виявляються. Відображення сигналів і встановлених параметрів, зміна установок здійснюється для РМ-300 за допомогою вбудованого в приймальний блок тестера; для "РМ-150" та "РМ 24-800", "Радій-7" - за допомогою окремого приладу контролю.

Включення до комплекту постачання додаткового обладнання дозволяє адаптувати сповіщувач до конкретних умов, що підвищує надійність його функціонування за призначенням.

2.5.4 Технічні рішення щодо збільшення надійності виявлення радіохвильовими однопозиційними лінійними засобами виявлення

Збільшення діапазону виявлених швидкостей

Спрощені версії лінійних радіохвильових сповіщувачів фірми Southwest Microwave, що випускаються під найменуваннями PAC 375C та PAC 385, працюють відповідно у Х-діапазоні (регульована довжина зони до 61 м) та К-діапазоні (довжина зони до 122 м). Для моделі PAC 385 робоча частота в 2,5 рази вище, ніж у моделей, що працюють на 10,5 ГГц, тому сигнал, викликаний порушником, також у 2,5 рази вище частоти при однакових швидкостях переміщення.

Однопозиційний датчик типу TMPS-21200 із чутливою зоною у вигляді циліндра радіусом до 48 м використовує робочу частоту від 5,725 до 5,850 ГГц. Це дозволило розширити діапазон швидкостей руху об'єкта (від 0,025 до 31 м/сек). Датчик має вбудовану схему для обмеження радіусу чутливості, що дозволяє виключати сигнали помилкової тривоги від предметів, розташованих поза зони, що охороняється. Сигнали тривоги передаються кабелем або радіолінією. До складу системи входить радар із круговою діаграмою та радіусом дії до 4 м, що використовується для охорони ближніх підступів до датчика.

Збільшення робочої частоти забезпечує краще виявлення цілей, що повільно переміщаються, зі швидкостями до 0,03 м/с.

Обмеження дальності дії (метод RCO)

Запатентований метод RCO дозволяє обмежувати радіус дії приладу. Ця унікальна особливість робить його несприйнятливим до перешкод, викликаних об'єктами за межами цього радіусу, у тому числі такими, що мають значні габарити (вантажівки та дерева).

Нечутливість у ближній зоні (технологія ZRS)

У моделях 380, 385 також застосовується запатентована технологія ZRS (Zero-Range Suppression - пригнічення сигналу в ближній зоні), яка зменшує амплітуду сигналу від цілей.

Обидві технології (RCO та ZRC) суттєво зменшують помилкові тривоги від дощу, вібрацій, птахів та не змінюють форму та розміри зони виявлення (додаток В). На малюнку 38 показані зони сповіщувача з використанням технологій RCO та ZRC.

Технології, аналогічні RCO та ZRS, використані у сповіщувачі «Фон-3».

Поділ на підзони

Одним із напрямів зменшення впливу місцевих предметів на якість виявлення проникнення є поділ зони виявлення сповіщувача на підзони.

Радіохвильовий однопозиційний сповіщувач «Зебра 30/60» (ЗАТ «Охоронна техніка») має зону виявлення, розділену на 12 підзон (рисунок 39), що дозволяє:

Чітко визначити межі зони виявлення;

Збільшити перешкодостійкість до руху людей та транспорту поза зоною виявлення;

Відключати будь-яку підзону для створення коридору «санкціонованих» проходів, або для створення зони з «вибірковим» виявленням.

Сповіщувач має можливість налаштування з ПЕОМ (USB) та функцію «АНТИМАСКИНГ». Ця функція дозволяє визначити навмисне маскування частини зони, що охороняється, для здійснення несанкціонованих дій, наприклад, маскування за допомогою великого металевого листа підходів до об'єкта, що охороняється.

Поділ зони виявлення на підзони, керування ними, функція визначення маскування та дистанційний контроль функціонування можна розглядати як підвищення якості виявлення для лінійних (об'ємних) однопозиційних радіохвильових сповіщувачів.

Розпізнавання ближніх об'єктів (метод SRTD)

У сповіщувачах «Armidor» використано розпізнавання ближніх об'єктів (SRTD). Ця функція реалізована за принципами «нечіткої логіки». Функція SRTD дозволяє виключити помилкові тривоги сповіщувача від невеликих предметів (птахів, дрібних тварин), що рухаються в безпосередній близькості від сповіщувача.

За допомогою спеціальної програми Wave-Test можна при налаштуванні задавати діапазон відстані від сповіщувача, в якому ігноруються дрібні предмети. У сповіщувачі передбачено регулювання зони виявлення, автоматична температурна компенсація для
виключення впливу погодних умов на роботу сповіщувача.

Застосований цифровий аналіз сигналів, що приймаються на базі типових моделей порушника, використовується принцип «нечіткої логіки». Ці принципи застосовуються виявлення порушників, рухаються як паралельно, і перпендикулярно осьової лінії зони виявлення. Причому чутливість сповіщувача однакова обох напрямів руху.

Сповіщувач має цифровий фільтр для виключення шумів від навколишнього оточення (дощу, впливу поверхні, що підстилає – гойдання трави та кущів).

Зовнішній вигляд сповіщувача показаний малюнку 40.

У однопозиційних радіохвильових сповіщувачах також застосовується цифровий аналіз сигналів, що приймаються на базі типових моделей порушника (принцип «нечіткої логіки»).

Передбачено автоматичну температурну компенсацію для виключення впливу погодних умов на роботу сповіщувача.

Система мультиплексування

Вбудована система мультиплексування дозволяє моделям 380, 385 працювати поряд з іншими трансіверами або радіохвильовими сповіщувачами без взаємного втручання. Для організації мультиплексування всі датчики з'єднуються кабелем синхронізації (витою парою). Будь-який на вибір сповіщувач або зовнішні годинник включаються в режимі "провідний", а решта - в режимі "відомий". У групі з 16 пристроїв у певний момент часу працюватиме лише один сповіщувач.

2.5.5 Технічні рішення щодо збільшення надійності виявлення однопозиційними об'ємними радіохвильовими засобами виявлення

Складний зондуючий сигнал

Застосування традиційних однопозиційних радіохвильових сповіщувачів, принцип дії яких заснований на ефект Доплера, вимагає дотримання досить великої кількості умов. Притаманні їм недоліки (нерівномірна чутливість залежно від відстані до об'єкта, що виявляється, низька завадостійкість до довколишніх і вібруючих предметів) обмежують використання цих сповіщувачів. Нерівномірна чутливість проявляється в тому, що великогабаритний об'єкт, що знаходиться навіть за межами зони виявлення (по людині), формує такий же сигнал, як і дрібний об'єкт біля сповіщувача.

Випромінювання складного сигналу дозволяє виміряти відстань до об'єкта, визначити переміщається він чи вібрує. На цьому принципі побудовано алгоритм виявлення сповіщувачів «Фон-3» та «Агат 24-40».

У сповіщувачі «Хамелеон» (рисунок 41) принцип дії також ґрунтується на методі лінійної частотної модуляції НВЧ випромінювання, але є можливість здійснювати керування чутливістю приймального тракту для сигналів, що надходять з окремих виділених зон.

Аналогічні характеристики має сповіщувач охоронний радіохвильовий однопозиційний ОПД-5L.

Поділ зони виявлення

На відміну від своїх традиційних попередників у сповіщувачі зона виявлення розбита на п'ятнадцять поперечних зон з можливістю індивідуального налаштування чутливості в кожній з них, що, безсумнівно, є гідністю, т.к. забезпечує достовірність виявлення та підвищену завадостійкість у всій зоні.

У сповіщувачі реалізована можливість організації зон «санкціонованих» проходів на ділянці, що охороняється, наприклад, для пересування людей або транспорту через ворота.

У цьому випадку тривога формується тільки при переміщення об'єкта до воріт або після них.

Визначення напрямку переміщення

Сповіщувач може працювати у чотирьох режимах. Вибір режиму впливає умови формування тривоги, саме: при наближенні порушника, його видаленні, при поздовжньому переміщенні (незалежно від напрями), при будь-якому переміщенні. У перших трьох режимах сповіщувач працюватиме з підвищеною завадостійкістю до коливань трави, чагарника, воріт, що коливаються, і т.д.

Інтерфейс RS 232

Налаштування режимів роботи та відключення окремих зон може здійснюватися на підприємстві-виробнику на вимогу замовника або на місці експлуатації безпосередньо підключенням його до персонального комп'ютера (ПК) за інтерфейсом RS 232.

Застосування нових технологій НВЧ модулів, цифрова обробка

Мікрохвильовий радар-сенсор АГАТ-7 (рис. 42) призначений для охорони території об'єктів від проникнення порушників.

Особливості сповіщувача.

Розміри об'ємної зони охорони – 80 метрів. Hi-Tech антенні модулі високої якості та стабільності параметрів. Прецизійне настроювання параметрів виявлення за допомогою ноутбука: розмір зони виявлення, програмування часу роботи в режимі охорони, встановлення передбачуваної швидкості руху мети, візуальний контроль порогів тривоги при налаштуванні.

Інтерфейс RS-485 для інтеграції із комплексними системами охорони об'єктів. Висока стійкість до перешкод, обумовлена частотним діапазоном 24 ГГц і цифровою фільтрацією. Автоматична адаптація до погодних умов (дощ, сніг, вологість).

В об'ємних радіохвильових засобах виявлення застосовують ті ж технічні прийоми для зменшення впливу зовнішніх факторів, що впливають, що ускладнюють їх функціонування, як і для радіохвильових периметрових засобів виявлення.

Розділи