СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ТРЕВОГИ ДЛЯ ОГРАНИЧЕННОГО ПРОСТРАНСТВА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2016 года по МПК G08B29/00 G08B13/04 G01S13/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к системам обнаружения вторжений в замкнутом пространстве.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В данной области техники известны применения принципа Доплера в системах сигнализации для обнаружения вторжений, например:

патент США за №4541080 описывает ультразвуковое устройство сигнализации, которое включает в себя детектор обнаружения отраженных ультразвуковых волн в контролируемой области для выделения доплеровского сигнала изменения частоты, возникающего из-за движения человека, схемы Шмитта для преобразования обнаружения в выходной импульс и преобразователь сигнала для преобразования выходного импульса в последовательность импульсов определенной ширины. Вывод сигнала формирующей цепи подается одновременно с двух временных цифровых фильтров, один для доплеровского сигнала, а другой для шумовых сигналов. Каждый из фильтров состоит из двух одновибраторов, соединенных параллельно, и логического элемента «И» с тремя входами, один из которых подключается через инвертор к выходу одного одновибратора, второй связан с выходом второго одновибратора, а третий подключен к входам одновибраторов. Выход сигнала доплеровского фильтра подается через первый интегратор на компаратор, в то время как выход схемы шумового сигнала подается через второй интегратор на первый интегратор. Компаратор подключен к третьему интегратору, выход которого вырабатывает сигнал тревоги, когда уровень сигнала выше заданного значения. С помощью этой схемы из-за использования доплеровского сигнала, возникающего из-за движения человека, отличают вторжение от других внешних воздействий, таких как ветер, телефонный звонок, щелчок электровыключателя или движение мелких животных, птиц или насекомых.

В устройствах этого типа излучение, испускаемое передатчиком, отражается от объектов, в том числе и людей. Отраженное излучение принимается приемником и оценивается им. В случае отражения от объекта, находящегося в покое, частота принимаемого излучения совпадает с частотой переданного излучения. В случае же отражения от объекта, движущегося с некоторой скоростью в направлении передатчика и/или приемника, или от передатчика или приемника, то появляется доплеровское изменение частоты в принимаемом излучении.

Известно также, что вторжение в контролируемое пространство, например при разбитии окна или стены, генерирует низкочастотный сигнал, а также доплеровское изменение частоты.

Известны системы сигнализации, использующие ультразвуковое излучение, к примеру, в диапазоне частот около 40 кГц. Однако ультразвуковые устройства имеют специфические недостатки. В частности, одним из недостатков является то, что на передаваемое ультразвуковое излучение воздействует также, к примеру, перемещение воздуха, вызывающее затухание колебаний.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технический результат, достигающийся при использовании изобретения, состоит в том, что двухпараметрический контроль обеспечивает снижение вероятности ложных срабатываний при функционировании систем в соответствии с их назначением.

В соответствии с первым аспектом изобретения предлагаются средства для определения состояния вторжения, которые характеризуются следующей последовательностью операций:

формирование ультразвукового акустического сигнала и излучение его в контролируемое пространство;

обнаружение низкочастотного (НЧ) акустического сигнала и ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты, упомянутые сигналы свидетельствуют о вторжении;

вышеупомянутый низкочастотный (НЧ) акустический сигнал и вышеупомянутый ультразвуковой акустический сигнал, имеющий доплеровское изменение частоты, обнаруживаются в определенный интервал времени;

формирование сигнала "ТРЕВОГА" происходит, если вышеупомянутый акустический низкочастотный (НЧ) сигнал и вышеупомянутый ультразвуковой акустический сигнал, имеющий доплеровское изменение частоты, обнаруживаются в определенный интервал времени.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагаются средства для определения состояния вторжения, которые характеризуется следующей последовательностью операций:

формирование ультразвукового акустического сигнала и излучение его в контролируемое пространство;

обнаружение акустического низкочастотного (НЧ) сигнала и ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты, упомянутые сигналы свидетельствуют о вторжении;

определение того, что вышеупомянутый акустический низкочастотный (НЧ) сигнал обнаруживается ранее появления вышеупомянутого ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты;

вышеупомянутый акустический (НЧ) сигнал и вышеупомянутый ультразвуковой акустический сигнал, имеющий доплеровское изменение частоты, обнаруживаются в определенный интервал времени;

формирование сигнала "ТРЕВОГА" осуществляется, если вышеупомянутый акустический низкочастотный (НЧ) сигнал обнаруживается ранее вышеупомянутого ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты, и вышеупомянутый акустический низкочастотный (НЧ) сигнал и вышеупомянутый ультразвуковой акустический сигнал, имеющий доплеровское изменение частоты, обнаруживаются в определенный интервал времени.

В соответствии с третьим аспектом изобретения предлагается система обнаружения вторжения, которая характеризуется наличием:

ультразвукового передатчика, предназначенного для формирования и излучения ультразвукового акустического сигнала в контролируемое пространство;

ультразвукового приемника, предназначенного для приема, обнаружения ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты, и для выработки электрического сигнала, подтверждающего вышеупомянутое доплеровское изменение частоты;

приемника низкой частоты (НЧ), предназначенного для приема и обнаружения звукового акустического сигнала и для выработки электрического сигнала, подтверждающего вышеупомянутый акустический низкочастотный (НЧ) сигнал;

блока обработки, предназначенного для получения от вышеуказанного ультразвукового (УЗЧ) приемника и от вышеуказанного (НЧ) приемника электрических сигналов, подтверждающих наличие сигнала УЗЧ с доплеровским сдвигом и сигнала низкой частоты (НЧ), тогда вышеуказанный блок обработки формирует сигнал тревоги, если вышеуказанные сигналы укладываются в определенный интервал времени.

В соответствии с четвертым аспектом изобретения предлагается система обнаружения вторжения, характеризующаяся наличием:

ультразвукового передатчика, предназначенного для формирования и излучения ультразвукового акустического сигнала в контролируемое пространство,

ультразвукового приемника, предназначенного для приема, обнаружения ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты, и для выработки электрического сигнала, подтверждающего вышеупомянутое доплеровское изменение частоты;

приемник низкой частоты (НЧ), предназначенный для приема и обнаружения звукового акустического сигнала, и для выработки электрического сигнала, подтверждающего вышеупомянутый акустический низкочастотный (НЧ) сигнал;

блока обработки, предназначенного для получения от вышеуказанного УЗЧ приемника и от вышеуказанного НЧ приемника электрических сигналов, подтверждающих наличие сигнала УЗЧ с доплеровским изменением частоты, и низкочастотного (НЧ) сигнала, тогда вышеуказанный блок обработки вырабатывает сигнал тревоги, если акустический НЧ сигнал принимается ранее вышеуказанного акустического сигнала УЗЧ, имеющего доплеровское изменение частоты, а также вышеуказанные сигналы УЗЧ и НЧ укладываются в определенный интервал времени.

Дальнейшие аспекты и преимущества изобретения изложены в прилагаемой формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее варианты осуществления изобретения будет описаны в качестве примера, только со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 иллюстрирует блок-схему системы обнаружения вторжения, приведенной в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения;

на Фиг. 2 показана схема операции обнаружения вторжения в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения;

на Фиг. 3 показана схема операции обнаружения вторжения в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 иллюстрирует блок-схему системы обнаружения вторжения 100, приведенной в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Система 100 состоит из ультразвукового передатчика 20, которой передает ультразвуковой акустический сигнал в контролируемое пространство, которое должно находиться под наблюдением системы вторжения 100, это пространство, иначе, известно как защищенное пространство. Ультразвуковой передатчик 20 в предпочтительном варианте осуществления изобретения включает в себя генератор частоты 23 (который может иметь кварцевый генератор), обеспечивающий формирование ультразвукового сигнала, предпочтительно 40 кГц, для ультразвукового акустического излучателя 21, сигнал для которого усиливается усилителем 22.

Ультразвуковой акустический сигнал отражается от объектов, находящихся внутри защищаемого пространства, и его частота изменяется (доплеровское изменение частоты) при отражении от движущихся объектов, т.е. нарушителей.

Ультразвуковой приемник 10 обнаруживает отраженные ультразвуковые акустические сигналы, в том числе и с измененной частотой, и формирует электрический сигнал, который свидетельствует о доплеровском изменении частот этих сигналов. Ультразвуковой приемник 10 в предпочтительном варианте осуществления изобретения состоит из ультразвукового акустического приемника 11, принимающего отраженные акустические сигналы, в том числе и сигналы с измененной частотой, выходной сигнал вышеупомянутого приемника 11 в дальнейшем усиливается избирательным усилителем 12. Усиленный сигнал затем подают на фазовый детектор 13, который также получает сигнал от генератора частоты 23. Результирующий сигнал вычитания от фазового детектора 13 далее фильтруется фильтром нижних частот 14 с предпочтительной частотой среза 1 кГц, отфильтрованный сигнал на самом деле есть сигнал с частотой эффекта Доплера. Затем этот сигнал усиливается усилителем низкой частоты 15 и оцифровывается с помощью АЦП 16 и далее обрабатывается блоком обработки 40.

Система 100 также включает в себя приемник низких частот (НЧ) 30, который обнаруживает акустические сигналы низкой частоты, производимые злоумышленниками, например, при разбивании окна или стены, и формирует электрический сигнал (тем самым индицируя вышеуказанный звуковой сигнал НЧ), который далее обрабатывается блоком обработки 40. НЧ приемник 30 в предпочтительном варианте осуществления изобретения включает в себя акустический микрофон низкой частоты 31, который улавливает звуковые сигналы низкой частоты, свидетельствующие о вторжении в защищенное пространство, выходной сигнал НЧ микрофона 31 затем усиливается усилителем 32 и далее фильтруется фильтром нижних частот 33 с предпочтительной частотой среза 100 Гц. Затем этот сигнал усиливается усилителем низкой частоты 34 и оцифровывается с помощью АЦП 35 и далее обрабатывается блоком обработки 40.

Блок обработки 40 содержит программируемый микроконтроллер 41, который связан с АЦП 16 вышеуказанного ультразвукового приемника 10 и АЦП 35 вышеуказанного приемника НЧ 30. Вышеуказанный блок обработки 40 принимает на вход сигналы от ультразвукового приемника 10 и от приемника низкой частоты 30. Микроконтроллер 41 программируется в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения таким образом, что если вышеуказанные сигналы были обнаружены в течение заданного интервала времени, то формируется сигнал тревоги 42, если только оба указанных выше сигнала были получены в течение заданного периода/интервала времени, где указанный интервал времени предпочтительно составляет менее 2 секунд, а более предпочтительно - менее 1 секунды, и даже еще более предпочтительно - менее 0,5 секунды.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения микроконтроллер 41 запрограммирован для определения того, что входной сигнал с низкой частотой был получен ранее появления сигнала ультразвукового приемника 10, и для определения того, что вышеуказанные принятые сигналы были обнаружены в определенном интервале времени, и чтобы сформировать сигнал тревоги 42, если только входной сигнал с приемника низкой частоты 30 был получен ранее появления сигнала ультразвукового приемника 10 и оба вышеуказанные принятые сигналы были обнаружены в заданный интервал времени, упомянутый интервал времени предпочтительно составляет менее 2 секунд или более предпочтительно - менее 1 секунды, и даже еще более предпочтительно - менее 0,5 секунды.

Обратимся теперь к фиг. 2, схема 200 иллюстрирует обнаружения вторжений в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Блок-схема 200 отображает, как защищенное пространство контролируется от вторжения сторонних объектов, что показано в шаге 201. В случае вторжения вырабатываются НЧ сигнал и доплеровский сигнал (т.е. сигнал, имеющий доплеровский сдвиг частоты отраженного сигнала) (шаг 202), и если оба из них были обнаружены в определенном интервале времени (шаг 203), формируется сигнал тревоги (шаг 204).

Обратимся теперь к фиг. 3, схема 300 иллюстрирует обнаружение вторжений в соответствии с более предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Блок-схема 300 отображает то, как защищенное пространство контролируется от вторжения сторонних объектов, что показано в шаге 301. В случае вторжения вырабатываются НЧ сигнал и доплеровский сигнал (шаг 302), и если НЧ сигнал обнаруживается ранее появления доплеровского сигнала (шаг 303), а также если НЧ и доплеровские сигналы были обнаружены в определенный интервал времени (шаг 304), формируется сигнал тревоги (шаг 305).

Таким образом, описывая изобретение со ссылками на некоторые ее предпочтительные варианты исполнения, следует отметить, что раскрытые исполнения только иллюстрируют, а не ограничивают природу изобретения, и что широкий спектр вариаций, модификаций, изменений и замен предусматривается в изложенной информации, и в некоторых случаях отдельные особенности изобретения могут быть использованы без соответствующего использования других функций. Соответственно целесообразно, чтобы формула изобретения толковалась в широком смысле и в соответствии со сферой применения изобретения.

Изобретение относится к системам обнаружения вторжений в замкнутом пространстве. Технический результат - снижение вероятности ложного срабатывания при функционировании системы в соответствии со своим назначением. Система определения состояния тревоги для ограниченного пространства характеризуется тем, что содержит блок обработки, предназначенный для получения от ультразвукового приемника, предназначенного для приема и обнаружения ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты, и для выработки электрического сигнала, подтверждающего вышеупомянутое доплеровское изменение частоты, а также от приемника низких частот, предназначенного для приема и обнаружения звукового акустического низкочастотного сигнала и для выработки электрического сигнала, подтверждающего вышеупомянутый низкочастотный сигнал, упомянутых электрических сигналов, подтверждающих наличие ультразвукового акустического сигнала с доплеровским сдвигом и акустического низкочастотного сигнала, вышеуказанный блок обработки запрограммирован на выработку сигнала тревоги, если вышеупомянутые сигналы принимаются в определенном интервале времени. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система определения состояния тревоги для ограниченного пространства, содержащая в себе:
ультразвуковой передатчик, предназначенный для формирования и излучения ультразвукового акустического сигнала в контролируемое пространство, а также
ультразвуковой приемник, предназначенный для приема и обнаружения ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты, и для выработки электрического сигнала, подтверждающего вышеупомянутое доплеровское изменение частоты, а также
приемник низких частот, предназначенный для приема и обнаружения звукового акустического низкочастотного сигнала и для выработки электрического сигнала, подтверждающего вышеупомянутый низкочастотный сигнал, а также
блок обработки, предназначенный для получения от вышеуказанного ультразвукового приемника и от вышеуказанного приемника низких частот электрических сигналов, подтверждающих наличие ультразвукового акустического сигнала с доплеровским сдвигом и акустического низкочастотного сигнала, вышеуказанный блок обработки запрограммирован на выработку сигнала тревоги, если вышеупомянутые сигналы принимаются в определенном интервале времени.

2. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что вышеупомянутый ультразвуковой передатчик содержит в себе:
генератор ультразвуковой частоты, подключенный к усилителю и через вышеуказанный усилитель к ультразвуковому акустическому излучателю, а также
ультразвуковой приемник, содержащий приемник ультразвуковых акустических колебаний, селективный усилитель, подключенный к вышеуказанному приемнику ультразвуковых акустических колебаний, фазовый детектор, подключенный к вышеуказанному селективному усилителю и к генератору ультразвуковой частоты,
фильтр низкой частоты, подключенный к вышеуказанному фазовому детектору, усилитель НЧ, подключенный к указанному фильтру низких частот, и АЦП, подключенный к указанному усилителю НЧ, а также
приемник низких частот, содержащий НЧ микрофон, усилитель, подключенный к вышеуказанному НЧ микрофону, фильтр нижних частот, подключенный к указанному усилителю, усилитель НЧ, подключенный к указанному фильтру низких частот, и АЦП преобразователь, подключенный к указанному усилителю, а также
вышеупомянутый блок обработки, содержащий программируемый микроконтроллер, подключенный к АЦП вышеуказанного ультразвукового приемника и к АЦП вышеуказанного приемника низких частот.

3. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что она выполнена с возможностью:
формирования ультразвукового акустического сигнала и излучения его в контролируемое пространство;
обнаружения акустического низкочастотного сигнала и ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты отраженного сигнала, каковые сигналы свидетельствуют о вторжении;
определения того, что вышеупомянутый акустический низкочастотный сигнал и вышеупомянутый ультразвуковой акустический сигнал, имеющий доплеровское изменение частоты, обнаруживаются в определенный интервал времени;
формирования сигнала тревоги, если вышеупомянутый акустический низкочастотный сигнал и вышеупомянутый ультразвуковой акустический сигнал, имеющий доплеровское изменение частоты, обнаруживаются в определенный интервал времени.

4. Система по любому из пп. 1 или 2, характеризующаяся тем, что интервал времени составляет менее 2 секунд.

5. Система по любому из пп. 1 или 2, характеризующаяся тем, что интервал времени составляет менее 1 секунды.

6. Система по любому из пп. 1 или 2, характеризующаяся тем, что интервал времени составляет менее 0,5 секунд.

7. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что в ней блок обработки предназначен для получения от вышеуказанного ультразвукового приемника и от вышеуказанного приемника низких частот электрических сигналов, подтверждающих наличие акустического ультразвукового сигнала с доплеровским изменением частоты и акустического низкочастотного сигнала, тогда вышеуказанный блок обработки вырабатывает сигнал тревоги, если акустический низкочастотный сигнал принимается ранее вышеуказанного акустического ультразвукового сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты, а также если вышеуказанные акустические сигналы укладываются в определенный интервал времени.

8. Система по п. 7, характеризующаяся тем, что вышеупомянутый ультразвуковой передатчик содержит в себе:
генератор ультразвуковой частоты, подключенный к усилителю и через вышеуказанный усилитель к ультразвуковому акустическому излучателю, а также
ультразвуковой приемник, содержащий приемник ультразвуковых акустических колебаний, селективный усилитель, подключенный к вышеуказанному приемнику ультразвуковых акустических колебаний, фазовый детектор, подключенный к вышеуказанному селективному усилителю и к генератору ультразвуковой частоты, фильтр низкой частоты, подключенный к вышеуказанному фазовому детектору, усилитель НЧ, подключенный к указанному фильтру низких частот, и АЦП, подключенный к указанному усилителю НЧ, а также
приемник низких частот, содержащий НЧ микрофон, усилитель, подключенный к вышеуказанному НЧ микрофону, фильтр нижних частот, подключенный к указанному усилителю, усилитель НЧ, подключенный к указанному фильтру низких частот, и АЦП преобразователь, подключенный к указанному усилителю, а также
вышеупомянутый блок обработки, содержащий программируемый микроконтроллер, подключенный к АЦП вышеуказанного ультразвукового приемника и к АЦП вышеуказанного приемника низких частот.

9. Система по п. 7, характеризующаяся тем, что она выполнена с возможностью:
формирования ультразвукового акустического сигнала и излучения его в контролируемое пространство;
обнаружения акустического низкочастотного сигнала и ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты, каковые сигналы свидетельствуют о вторжении;
определения того, что вышеупомянутый акустический низкочастотный сигнал обнаруживается ранее вышеупомянутого ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты;
определения того, что вышеупомянутый акустический низкочастотный сигнал и вышеупомянутый ультразвуковой сигнал, имеющий доплеровское изменение частоты, обнаруживаются в определенный интервал времени; и
формирования сигнала тревоги, если вышеупомянутый акустический низкочастотный сигнал обнаруживается ранее вышеупомянутого ультразвукового акустического сигнала, имеющего доплеровское изменение частоты, и вышеупомянутый акустический низкочастотный сигнал и вышеупомянутый ультразвуковой акустический сигнал, имеющий доплеровское изменение частоты, обнаруживаются в определенный интервал времени.

10. Система по любому из пп. 7 или 8, характеризующаяся тем, что интервал времени составляет менее 2 секунд.

11. Система по любому из пп. 7 или 8, характеризующаяся тем, что интервал времени составляет менее 1 секунды.

12. Система по любому из пп. 7 или 8, характеризующаяся тем, что интервал времени составляет менее 0,5 секунд.