СПОСОБ ОХРАННОГО МОНИТОРИНГА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПАССИВНОГО ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО СРЕДСТВА ОБНАРУЖЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК G08B13/00 

Изобретение относится к способам охранного мониторинга и может быть использовано в случаях применения одного пассивного оптико-электронного средства обнаружения (СО) для сигнализационного контроля изгиба дороги.

Как правило, маршрут движения нарушителя на местности проходит по имеющейся дорожной сети. Знание силами реагирования направления движения нарушителя имеет большое значение, так как позволяет сузить направление его поиска и тем самым повысить вероятность его обнаружения и задержания [1]. Поэтому сигнализационному прикрытию дорожной сети уделяется значительное внимание. Для этой задачи широко применяются пассивные оптико-электронного средства обнаружения с длиной зоны обнаружения (ЗО) 50-100 метров.

Известен способ охранного мониторинга, заключающийся в контроле дороги одним СО, в обеспечении регистрации системой сбора и обработки информации (ССОИ) сигналов тревог от СО при пересечении нарушителем его ЗО (фиг. 1) [2, 3].

Известен другой способ охранного мониторинга, заключающийся в контроле дороги двумя СО, в обеспечении регистрации ССОИ сигналов тревог от СО при пересечении нарушителем их ЗО, применении алгоритма определения направления движения обнаруженного нарушителя на основе анализа очередности поступления сигналов тревог от СО (фиг. 2) [2, 3].

Недостатком первого указанного способа охранного мониторинга является невозможность определения направления движения обнаруженного нарушителя.

Второй указанный способ охранного мониторинга имеет возможность определения направления движения нарушителя, однако для его реализации необходимо развертывание двух СО.

Целью изобретения является получение возможности определения направления движения обнаруженного нарушителя с применением только одного СО.

Как правило, дорога, проходящая по участку местности, не является абсолютно прямой, одним из наиболее часто встречаемых элементов дорожной сети является изгиб дороги (дугообразный поворот, искривление дороги - состоящие из двух смежных прямых участков дороги, соединенных круговой кривой). [4]

Для достижения поставленной цели разработан способ охранного мониторинга с применением пассивного оптико-электронного средства обнаружения, заключающийся в контроле изгиба дороги одним СО, развернутым таким образом, чтобы его зона обнаружения (ЗО) пересекала дорогу на двух участках с обеих сторон от точки изгиба дороги, ближний к СО участок находился на расстоянии от 10 до 15 метров от средства, дальний к СО участок - на расстоянии от СО, равном 60-80 процентам от максимальной длины зоны ЗО; переходе СО в режим тревоги дважды во время движения нарушителя через изгиб дороги; установке максимального значения времени накопления сигналов тревог исходя из минимально возможной скорости нарушителя и расстояния, проходимого им между участками пересечения ЗО с дорогой; запоминании СО обоих уровней полезных сигналов в течение всей длительности режимов тревоги; применении алгоритма определения направления движения нарушителя относительно СО по значению отношения уровня полезного сигнала, поступившего первым, к уровню полезного сигнала, поступившего вторым, - больше единицы или меньше единицы; в передаче СО системе сбора и обработки информации сигналов об обнаружении нарушителя и направлении его движения: нарушитель движется в сторону СО или нарушитель движется в сторону от СО (фиг. 3).

Известно, что принцип действия пассивных оптико-электронных средств обнаружения основан на регистрации сигналов, порождаемых тепловым потоком, излучаемым объектом обнаружения (нарушителем) [5].

Полезный сигнал на выходе пироприемника пассивного оптико-электронного средства обнаружения определяется [5]:

где S(t) - уровень полезного сигнала, В;

S_U - вольтовая чувствительность пироприемника СО, В;

ΔФ(t) - изменение величины теплового потока, падающего на входное окно оптической системы и вызванное движением нарушителя в зоне обнаружения, Вт/м².

В свою очередь, максимальное значение теплового потока от нарушителя определяется:

где ΔФ - максимальное значение теплового потока от нарушителя, Вт/м²;

Н - расстояние от СО до нарушителя, м;

S_ВХ - площадь входного окна оптической системы СО, м²;

S_H - площадь проекции нарушителя на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения СО, м²;

L_H - яркость нарушителя, кд/м²;

L_Ф - яркость фона, кд/м².

То есть сигнал на выходе пироприемника СО при прочих равных условиях тем больше, чем больше степень перекрытия нарушителем ЗО и чем меньше расстояние до самого СО [5]. Форма ЗО СО - конусообразная, ширина ее в нескольких метрах от СО (F') - десятые доли метра ближе к концу зоны (F) - несколько метров (фиг. 4). На расстоянии 10-15 метров от СО практически все тело нарушителя находится в ЗО. Степень перекрытия нарушителем ЗО на этом расстоянии выше, чем на расстоянии, равном 60-80 процентов от максимальной длины (L) ЗО. (фиг. 5). С учетом этого, а также формул 2 и 3 и предлагаемой схемы развертывания СО на изгибе дороги, при движении нарушителя через ближний к СО участок пересечения ЗО с дорогой уровень полезного сигнала будет выше, чем уровень полезного сигнала при движении нарушителя через дальний к СО участок пересечения ЗО с дорогой (фиг. 3, 5):

где S_A - уровень полезного сигнала при движении нарушителя через ближний к СО участок пересечения зоны обнаружения с дорогой, В;

S_B - уровень полезного сигнала при движении нарушителя через дальний к СО участок пересечения зоны обнаружения с дорогой, В;

Н_A - расстояние между СО и ближним участком пересечения зоны обнаружения с дорогой, м;

H_B - расстояние между СО и дальним участком пересечения зоны обнаружения с дорогой, м.

С учетом предлагаемой схемы развертывания СО, по значению отношения уровня полезного сигнала, поступившего первым, к уровню полезного сигнала, поступившего вторым (больше единицы или меньше единицы), можно сделать вывод о направлении движения обнаруженного нарушителя:

- если значение отношения уровня полезного сигнала, поступившего первым (S₁), к уровню полезного сигнала, поступившего вторым (S₂), больше единицы, то направление движения нарушителя в сторону от СО (направление АВ) (фиг. 3);

- если значение отношения уровня полезного сигнала, поступившего первым (S₁), к уровню полезного сигнала, поступившего вторым (S₂), меньше единицы, то направление движения нарушителя в сторону к СО (направление ВА) (фиг. 3):

Для исключения ошибок вывода поступающие сигналы принимаются в течение установленного времени накопления сигналов тревог Δt. Максимальное значение времени накопления сигналов тревог (Т) определяется исходя из расстояния между двумя участками пресечения ЗО с дорогой, минимальной скорости движения нарушителя и коэффициента запаса 1, 2 (фиг. 3, 6):

где Т - максимальное значение времени накопления сигналов тревог, с;

А'O' - расстояние между вершиной изгиба дороги и ближним к СО участком пересечения ЗО с дорогой, м;

О'B' - расстояние между вершиной изгиба дороги и дальним от СО участком пресечения ЗО с дорогой, м;

V_MIN - минимально возможная скорость движения нарушителя, м/с.

Минимально возможная скорость берется исходя из условий местности. Диапазон скоростей нарушителя на различных участках местности известен и подтвержден на основе экспериментальных исследований (фиг. 6) [4, 6].

Информация о направлении движения нарушителя (нарушитель движется в сторону СО или нарушитель движется в сторону от СО) передается СО системе сбора и обработки информации по радиоканалу.

Способ охранного мониторинга дороги включает два этапа: подготовительный и основной.

Подготовительный этап:

1. Развертывание на местности системы 1 сбора и обработки информации (фиг. 8).

2. Развертывание на изгибе дороги по установленной схеме пассивного оптико-электронного средства обнаружения, включающего в себя: систему 2 оптическую, пироприемник 3, усилитель 4, формирователь 5 сигналов тревог, интерфейс 6 сигнальный, устройство 7 памяти, устройство 8 решающее (фиг. 3, 8).

3. Расчет установленного времени накопления поступающих сигналов тревог (Т) и запись его в устройство 7 памяти (формула 6).

Основной этап начинается при движении нарушителя через изгиб дороги и попадании его в ЗО СО, он включает:

1. Фокусировку электромагнитного излучения инфракрасного диапазона от нарушителя с помощью системы 2 оптической на пироприемник 3. Формирование сигнала пироприемником 3, усиление сигнала усилителем 4 и поступление сигнала на вход формирователя 5 сигналов тревог.

2. Формирование первого сигнала тревоги формирователем 5 сигналов тревог (фиг. 8).

3. Передачу через интерфейс 6 сигнальный системе 1 сбора и обработки информации сигнала тревоги (фиг. 8).

4. Передачу команды управления формирователем 5 сигнала тревог устройству 7 памяти на начало запоминания уровня полезного сигнала поступающего с пироприемника 3 (фиг. 8).

5. Начало запоминания уровня полезного сигнала и отсчета времени накопления сигналов тревог (Δt) устройством 7 памяти (фиг. 8).

6. Выход нарушителя из ЗО СО. Прекращение формирования сигнала тревоги формирователем 5 сигналов тревог (фиг. 8).

7. Передачу команды управления формирователем 5 сигнала тревог устройству 7 памяти на окончание запоминания уровня сигнала, поступающего с пироприемника 3 (фиг. 8).

8. Второе по счету пересечение нарушителем ЗО СО.

9. Фокусировку электромагнитного излучения инфракрасного диапазона от нарушителя с помощью системы 2 оптической на пироприемник 3. Формирование сигнала пироприемником 3, усиление сигнала усилителем 4 и поступление сигнала на вход формирователя 5 сигналов тревог (фиг. 8).

10. Формирование второго сигнала тревоги формирователем 5 сигналов тревог (фиг. 8).

11. Передачу через интерфейс 6 сигнальный в систему 1 сбора и обработки информации второго сигнала тревоги (фиг. 8).

12. Передачу команды управления формирователем 5 сигнала тревог устройству 7 памяти на начало запоминания уровня полезного сигнала, поступающего с пироприемника 3 (фиг. 8).

13. Начало запоминания уровня полезного сигнала, поступившего вторым устройством 7 памяти (фиг. 8).

14. Выход нарушителя из ЗО СО. Прекращение формирования сигнала тревоги формирователем 5 сигналов тревог (фиг. 8).

15. Передачу команды управления формирователем 5 сигнала тревог устройству 7 памяти на окончание запоминания уровня сигнала, поступающего вторым с пироприемника 3, и окончание отсчета времени накопления сигналов тревог (Δt) (фиг. 8).

16. Определение отношения уровня полезного сигнала, поступившего первым, к уровню полезного сигнала, поступившего вторым, устройством 8 решающим (фиг. 8).

17. Определение устройством 8 решающим направления движения нарушителя:

- если значение отношения уровня полезного сигнала, поступившего первым, к уровню полезного сигнала, поступившего вторым, больше единицы, то направление движения нарушителя в сторону от СО (фиг. 3, 7);

- если значение отношения уровня полезного сигнала, поступившего первым, к уровню полезного сигнала, поступившего вторым, меньше единицы, то направление движения нарушителя в сторону к СО (фиг. 3, 7).

18. Передача пассивным оптико-электронным средством обнаружения системе 1 сбора и обработки информации о направлении движения нарушителя через интерфейс 6 сигнальный по радиоканалу (фиг. 8).

19. При достижении времени накопления сигналов тревог (Δt) максимального значения (Т) и не поступлении второго сигнала тревоги принятие устройством 8 решающим решения об окончании накоплении сигналов (фиг. 7). Передачу через интерфейс 6 сигнальный на систему 1 сбора и обработки информации о том, направление движения нарушителя не определено (фиг. 8).

20. Обнуление памяти устройства памяти 7 (фиг. 8).

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где представлено на:

- фиг. 1 - схема развертывания одного пассивного оптико-электронного средства обнаружения в известном способе охранного мониторинга;

- фиг. 2 - схема развертывания двух пассивных оптико-электронных средств обнаружения в известном способе охранного мониторинга;

- фиг. 3 - схема развертывания пассивного оптико-электронного средства обнаружения в предлагаемом способе охранного мониторинга с указанием размеров;

- фиг. 4 - схема зоны обнаружения пассивного оптико-электронного средства обнаружения с указанием размеров (вид сверху);

- фиг. 5 - схема, показывающая степень перекрытия нарушителем зоны обнаружения пассивного оптико-электронного средства обнаружения инфракрасного диапазона (вид сверху);

- фиг. 6 - таблица диапазонов скоростей нарушителя на различных участках местности;

- фиг. 7 - таблица (алгоритм) принятия решения о направлении движения нарушителя через изгиб дороги;

- фиг. 8 - структурная схема взаимосвязи применяемых устройств при реализации способа охранного мониторинга.

Технический результат заключается в получении возможности определения направления движения обнаруженного нарушителя с применением только одного СО.

Источники информации

1. Шумов В.В. Применение математических методов и моделей для обоснования решений на охрану государственной границы: Научно-практическое пособие. - Часть 2. - М.: Просвещение, 1996. - 196 с.

2. Коршняков В.Г. Сигнализационные средства охраны локальных участков: уч. пособие / В.Г. Коршняков - Калининград: КПИ ФСБ РФ, 2004. - 135 с.

3. Маршалов Т.А. Технические средства охраны границы: учебник / Т.А. Маршалов, А.В. Густов, И.М. Потапов. - Калининград: КПИ ФСБ РФ, 2009. - 568 с.

4. Псарев А.А. Военная топография: Учебник. - М.: Воениздат, 1986. - 384 с.

5. Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения: уч. пособие / Р.Г. Магауенов - М.: Горячая - Телеком, 2004. - 367 с.

6. Баленко С.В. Школа выживания. - М.: 1994. - 140 с.

Изобретение относится к способам охранного мониторинга и может быть использовано в случаях применения одного пассивного оптико-электронного средства обнаружения (СО) для сигнализационного контроля изгиба дороги. Технический результат заключается в получении возможности определения направления движения обнаруженного нарушителя с применением только одного СО. Способ заключается в контроле изгиба дороги одним СО, развернутым таким образом, чтобы его зона обнаружения (ЗО) пересекала дорогу на двух участках с обеих сторон от точки изгиба дороги, ближний к СО участок находился на расстоянии от 10 до 15 метров от средства, дальний к СО участок находился на расстоянии от СО, равном 60-80 процентам от максимальной длины зоны ЗО; переходе СО в режим тревоги дважды во время движения нарушителя через изгиб дороги; установке максимального значения времени накопления сигналов тревог исходя из минимально возможной скорости нарушителя и расстояния, проходимого им между участками пересечения ЗО с дорогой; запоминании СО обоих уровней полезных сигналов в течение всей длительности режимов тревоги; применении алгоритма определения направления движения нарушителя относительно СО: по значению отношения уровня полезного сигнала, поступившего первым, к уровню полезного сигнала, поступившего вторым, - больше единицы или меньше единицы; в передаче СО системе сбора и обработки информации сигналов об обнаружении нарушителя и направлении его движения: нарушитель движется в сторону СО или нарушитель движется в сторону от СО. 8 ил.

Способ охранного мониторинга с применением пассивного оптико-электронного средства обнаружения, заключающийся в контроле изгиба дороги одним пассивным оптико-электронным средством обнаружения; в обеспечении регистрации системой сбора и обработки информации сигналов от средства обнаружения, отличающийся тем, что средство обнаружения развертывается так, чтобы его зона обнаружения пересекала дорогу на двух участках с обеих сторон от точки изгиба дороги, ближний от средства обнаружения участок находился на расстоянии от 10 до 15 метров от средства обнаружения, дальний от средства обнаружения участок находился на расстоянии от него, равном 60-80 процентам от максимальной длины зоны обнаружения; средство обнаружения дважды переходит в режим тревоги во время движения нарушителя через изгиб дороги; устанавливается максимальное значение времени накопления сигналов тревог исходя из минимально возможной скорости нарушителя и расстояния, проходимого им между участками пересечения зоны обнаружения с дорогой; средством обнаружения запоминаются оба уровня полезных сигналов в течение всей длительности режимов тревоги; применяется алгоритм определения направления движения нарушителя относительно средства обнаружения по значению отношения уровня полезного сигнала, поступившего первым, к уровню полезного сигнала, поступившего вторым, - больше единицы или меньше единицы; средством обнаружения передается системе сбора и обработки информации сигнал о направлении движения нарушителя: нарушитель движется в сторону средства обнаружения или нарушитель движется в сторону от средства обнаружения.