Радиолокационно-лучевая система охраны периметров протяженных объектов и контроля за прилегающей территорией Российский патент 2020 года по МПК G08B25/00 

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам мониторинга охраняемой территории, предназначенным для обнаружения объектов - нарушителей, проникающих или совершающих попытки проникнуть на охраняемую территорию.

Контроль техническими средствами за протяженными территориями и охраняемыми объектами, расположенными на них, обычно реализуется в виде известных многоуровневых автоматизированных систем, включающих в себя технические средства обнаружения нарушителя, информационно связанных проводными или беспроводными каналами связи и обмена информацией с центральным постом наблюдения.

Известен «Периметр системы безопасности» (Патент US №8456304 В2, МКИ: G01B 13/00, опубл. 20.12.2012 г.). Указанная система безопасности для обнаружения физического вторжения в контролируемой зоне, включающей в себя множество радиоблоков, размещенных в сети вокруг контролируемой области, чтобы определить уровень принимаемого сигнала и передавать их изменения через радиомодули на базовую станцию. Система безопасности по указанному патенту обеспечивает создание двойного рубежа (радиолокационной зоны), регистрирующего вторжение в зоны путем излучения, приема и обработки радиолокационного сигнала, в результате которой мощность сигнала сравнивается с регулируемым порогом. Система содержит: первый контур, включающий в себя первый передатчик сигнала, первый приемник сигнала, измерительные цепи для измерения полученного уровня сигнала, и второго передатчика сигнала; а также второй контур, включающий передатчик третьего сигнала, второй приемник сигнала, измерительные цепи для определения мощности сигнала и четвертого сигнала передатчика. Базовая станция системы принимает сигналы, передаваемые от второго и четвертого передатчиков и обеспечивает их сравнение с регулируемым порогом с целью индикации факта вторжения в контролируемую зону. Оба контура образуют сеть, формирующую внутренний и наружный контура охраны вокруг зоны наблюдения.

Сходными существенными признаками являются: совокупность радиоблоков, образующих зоны радиолокационного наблюдения и образующих при помощи радиомодулей сеть обмена информацией с базовым блоком (пультом).

Недостатки указанного устройства является отсутствие возможности контролировать подступы к охраняемому объекту на поверхности земли и в воздухе и прогнозировать дальнейшее поведение нарушителя с целью определения потенциальных угроз охраняемому объекту. По своей технической сути и функциональным возможностям она аналогична только части заявляемой радиолокационно-лучевой системы, а именно - представляет собой подсистему ее радиолучевых датчиков.

Известны «Система и методы для обнаружения изменений в контролируемой зоне» (Патент US №7773220 В2, МКИ: G08B 1/08, опубл. 10.04.2008 г.), которая включает в себя множество радиочастотных датчиков, распределенных по контролируемой зоне таким образом, что каждый датчик, выполненный с возможностью реагировать на сигнал опроса, с уникальным идентификатором и радиочастотный запросчик, который передает последовательности опросов сигналов по множеству различных частотных диапазонов в одном или нескольких уровнях мощности. Система также включает в себя блок ответа - шаблон анализатор, который определяет шаблоны отклика для каждого из множества датчиков путем последовательного опроса и передает на индикатор-пульт результат обнаружения изменений, если по крайней мере, один из определенных шаблонов реагирования отличается от предварительно определенного фона базового сигнала.

Сходными существенными признаками являются: множество радиочастотных датчиков, объединенных при помощи радиочастотных каналов связи с индикатором (пультом).

Недостатки указанной системы заключаются в ограниченных функциональных возможностях, которые состоят в том, что она реагирует только на отклики ответчиков, которыми должны быть снабжены объекты наблюдения и не имеет возможности обнаруживать объекты, не оснащенные подобными устройствами.

Известна «Интеллектуальная система обнаружения нарушителя», (Патент RU №2665264, МПК: G08B 13/00, опубл. 2018 г. Система содержит, блок датчиков охранной сигнализации, технические средства отображения визуальной и звуковой информации, блок логической обработки сигналов и многослойную нейросеть. Система предназначена для повышения эффективности обнаружения нарушителей за счет использования обучаемого сетевого алгоритма обработки информации, поступающей с датчиков охранной сигнализации.

Сходными существенными признаками являются: наличие нескольких датчиков охранной сигнализации (включая радиолучевые), технические средства отображения визуальной и звуковой информации, и возможность использования обучаемых сетевых алгоритмов обработки информации.

Недостатком системы является недостаточная степень автоматизации функционирования системы, что предопределяет необходимость присутствия лица, принимающего решение по противодействию нарушителю, с использованием выходного сигнала, выдаваемого по запросу оператора.

Наиболее близкой по совокупности признаков к предлагаемой системе является «Радиолокационная система охраны территорий с малокадровой системой видеонаблюдения и оптимальной численностью сил охраны» (Патент РФ на изобретение №2595532, МКИ: G08B 25/00; G08B 19/00; G01S 3/72, опубл. 27.08.2016 г.). Изобретение относится к области охранной сигнализации, а более конкретно к системам охраны объектов и их периметров. Технические результаты, на достижение которых направлено изобретение, заключаются в классификации подвижных объектов по критерию «свой-чужой», в упрощении линии связи и повышении помехоустойчивости при передаче видеоинформации с параметрами распознавания нарушителя в малокадровом режиме. Система состоит из следующих групп аппаратуры: комплекта средств обнаружения, работающих на разных физических принципах (радиолокационных станций, видеокамер и тепловизоров), линий связи, центрального пульта охраны (ЦПО), а также аппаратуры сил охраны, содержащей один или несколько комплектов технических средств групп силового реагирования (ТС ГСР), автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов в составе ЦПО, коммутатора и стационарного терминала ЦПО. Каждое АРМ содержит устройство дополнительного распознавания, терминал наблюдения и стационарный терминал АРМ. Каждый комплект ТС ГСР содержит мобильный терминал навигатора, ГЛОНАСС/GPS-навигатор, мобильный терминал радиосвязи и носимый пульт охраны.

Сходными существенными признаками являются: комплект средств обнаружения, работающих на разных физических принципах (в том числе - радиолучевые), радиолокационные станции (РЛС), АРМ оператора, аппаратура радиосвязи для создания единой сети обмена информацией, а также возможность подключения к сети, состоящей из радиолучевых и радиолокационных датчиков других технических устройств, осуществляющих распознавание и идентификацию нарушителей.

Недостатками системы являются ее сложность, громоздкость и недостаточный уровень автоматизации процессов функционирования. Каждая активная РЛС прототипа в отличие от заявляемой в системе подсистемы РЛС построена по классическому принципу, то есть содержит в своем составе необходимую для их работы аппаратуру приемного и передающего каналов. Для активных РЛС, функционирующих автономно (вне системы), подобная схема является обязательной, однако для системных решений при построении радиолокационных систем контроля за безопасностью объектов, она приводит к усложнению системы и увеличению ее стоимости. Кроме того, прототип содержит радиолокационные станции, функционал которых различен в зависимости от типов обнаруживаемых нарушителей. Подобное техническое решение приводит к увеличению номенклатуры технических средств системы, увеличивает сложность и стоимость обучения персонала и техническое обслуживание различных типов РЛС. Данный недостаток устраняется применением в заявляемой системе подсистемы РЛС, состоящей из многофункциональных унифицированных радиолокационных станций, обладающих техническими характеристиками и возможностями обнаруживать не только наземные, но и малоразмерные низколетящие воздушные объекты, представляющие не меньшую угрозу для безопасности охраняемого объекта.

Целью настоящего изобретения является осуществление объединенного управления и отображения информации от радиолокационных станций подсистемы РЛС и радиолучевых средств обнаружения (РЛСО) подсистемы РЛСО посредством центрального пульта управления (ЦПУ).

Поставленная цель достигнута в предложенной «Радиолокационно-лучевой системе охраны периметров протяженных объектов и контроля за прилегающей территорией», содержащей подсистему радиолучевых средств обнаружения РЛСО; ЦПУ, связанный с источниками информации в системе посредством беспроводных каналов связи; введением в нее подсистемы многофункциональных унифицированных обзорных радиолокационных станций обнаружения движущихся объектов с разнесенным приемом (подсистемы РЛС).

Подсистема радиолучевых средств обнаружения стационарного или быстро-развертываемого типов в заявляемой системе по своему составу, основным функциям не отличается от заявленный в аналогах и прототипе и состоит из нескольких радиолучевых датчиков, объединенных в единую информационную сеть при помощи проводных или беспроводных средств связи и ретрансляторов и подключенную к ЦПУ.

ЦПУ представляет собой процессорный блок на основе многоядерного быстродействующего процессора, средства отображения информации, средства звуковой сигнализации и дистанционного управления техническими средствами системы (клавиатура, манипулятор). По своему составу, основным функциям ЦПУ в основном не отличается от заявленный в аналогах и прототипе.

Подсистема многофункциональных унифицированных радиолокационных станций обнаружения движущихся объектов выполнена с применением одной или нескольких (в зависимости от протяженности и структуры охраняемого объекта) радиолокационных станций, обеспечивающих создание сплошной зоны радиолокационного контроля произвольной конфигурации в объемном пространстве.

Радиолокационные станции подсистемы РЛС представляют собой многофункциональные стационарные или переносные когерентные допплеровские малогабаритные устройства с небольшой потребляемой мощностью, обеспечивающие вероятность обнаружения не хуже 0,9 для движущихся объектов типа: «человек», «транспортное средство» и малый беспилотный летательный аппарат в заданном или круговом секторе обзора. РЛС подсистемы управляются с ЦПУ системы, выдают на ЦПУ информацию об обнаруженных объектах и позволяют осуществлять в автоматизированном режиме выдавать информацию на внешние устройства, не входящие в заявляемый объект (средства распознавания, идентификации, подавления действий нарушителя).

Включение в заявляемую систему подсистемы РЛС, с радиолокационными станциями, имеющими широкие сектора обзора вплоть до кругового, и приборными дальностями обнаружения до 2-3 км, позволяет осуществить предварительное обнаружение движущихся к охраняемой территории объектов задолго до срабатывания технических средств, расположенных непосредственно или вблизи рубежа охраны. Это обеспечивает выигрыш во времени до десяти минут для обслуживающего персонала системы охраны с целью достоверного распознавания нарушителя и выявления степени возможной угрозы безопасности.

Отображение информации от обзорных РЛС, в которых реализуются функции автоматического сопровождения и траекторной обработки при обнаружении движущегося объекта, в комплексе с дислокацией других технических средств охраны подсистемы охраны периметра позволяет прогнозировать как дальнейшее поведение нарушителя, так и план собственных действий по предотвращению возможности возникновения реальной угрозы охраняемому объекту.

Приемные радиолокационные станции подсистемы РЛС реализуют разнесенный прием отраженных от движущихся объектов сигналов, при этом один передающий модуль имеет широкую диаграмму направленности, обеспечивающую облучение пространства в заданном секторе обзора, и позволяет использовать излучаемый сигнал несколькими (каждый в своем секторе обзора) приемными модулями.

Приемные модули имеют в своем составе антенны с электронным сканированием луча в пространстве. Для реализации когерентной обработки радиолокационной информации в системе применен режим с внешней когерентностью, при котором в качестве опорного сигнала используются сигналы, отраженные от неподвижных местных предметов. Это позволяет снизить сложность системы, исключив такие недостатки аналогов, как высокие требования к стабильности частоты когерентных гетеродинов, присущие РЛС с внутренней когерентностью.

Преимуществом заявляемой системы является также возможность выноса передающих модулей за пределы охраняемой территории и их размещение на позициях, выгодных с точки зрения обеспечения зон радиолокационного контроля необходимой протяженности и конфигурации.

Для обеспечения электромагнитной совместимости отдельных передающих модулей в заявляемой системе используются различные методы кодирования начальной фазы излучаемого ими сигнала.

С целью обеспечения режима одновременного обнаружения наземных (человек, транспортное средство) и низколетящих малоразмерных (с ЭПР порядка 0,01 м²) объектов приемные модули РЛС имеют антенну, выполненную в виде пассивной фазированной решетки (ФАР) с шириной диаграммы направленности в угломестной плоскости около 60 градусов, электронным быстрым сканированием с частотой 1-2 герц узкого (2-4 градусов) луча в азимутальной плоскости и приемника с высокой чувствительностью порядка - 130-132 дБ / вт. При импульсной мощности передатчика РЛС 2-5 Вт с широкополосным излучаемым сигналом с линейно- частотой модуляцией (ЛЧМ) в когерентном режиме радиолокационные станции системы обеспечивают контроль воздушного пространства для обнаружения малых БПЛА до дальностей порядка 2,0-2,2 км, а для обнаружения наземных движущихся объектов типа «человек» - до дальностей порядка 5-6 км. Указанное техническое решение позволяет осуществлять обнаружение объектов указанного типа на территориях и в воздушном пространстве, прилегающих к охраняемому объекту, а также, используя когерентную обработку отраженных сигналов, определять параметры движения нарушителя (курс, скорость, траекторию его перемещения в охраняемой зоне).

Обнаружение с помощью одной РЛС нарушителей на поверхности земли и в воздухе значительно упрощает обработку и отображение радиолокационной информации на одном рабочем месте ЦПУ системы.

Подсистема РЛСО - радиолучевых средств обнаружения стационарного или быстроразвертываемого типов (в основном аналогичная используемым в прототипе и аналогах) состоит из нескольких радиолучевых датчиков, объединенных в единую информационную сеть при помощи проводных или беспроводных средств связи или ретрансляторов и подключенную к ЦПУ. Указанная подсистема образует радиолокационные барьеры вблизи непосредственно охраняемого объекта (или по границам территории) и создает совместно с подсистемой РЛС - радиолокационных станций непрерывное радиолокационное поле вокруг них.

Введенные в известную систему дополнительные признаки позволяют придать предлагаемой системе новые существенные свойства.

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам мониторинга охраняемой территории, предназначенным для обнаружения объектов-нарушителей, проникающих или совершающих попытки проникнуть на охраняемую территорию. Техническим результатом является расширение арсенала средств для осуществления объединенного управления и отображения информации от радиолокационных станций подсистемы РЛС и радиолучевых средств обнаружения (РЛСО). Технический результат заявляемого технического решения достигается тем, что в систему дополнительно включена подсистема многофункциональных унифицированных радиолокационных станций обнаружения наземных и низколетящих малоразмерных воздушных объектов (подсистема РЛС), а объединенное управление и отображение информации от радиолокационных станций подсистемы РЛС и радиолучевых средств обнаружения подсистемы РЛСО осуществляется посредством ЦПУ. 4 з.п. ф-лы.

1. Радиолокационно-лучевая система охраны периметров протяженных объектов и контроля за прилегающей территорией, содержащая подсистему радиолучевых средств обнаружения (подсистему РЛСО) и центральный пульт управления (ЦПУ), отличающаяся тем, что в состав системы дополнительно включена подсистема многофункциональных унифицированных радиолокационных станций обнаружения наземных и низколетящих малоразмерных воздушных объектов (подсистема РЛС), а объединенное управление и отображение информации от радиолокационных станций подсистемы РЛС и радиолучевых средств обнаружения подсистемы РЛСО осуществляется посредством ЦПУ.

2. Радиолокационно-лучевая система охраны по п. 1, отличающаяся тем, что зоны обзора всех радиолокационных станций подсистемы РЛС и зоны обнаружения радиолучевых средств обнаружения подсистемы РЛСО образуют непрерывное сплошное радиолокационное поле, конфигурация которого определяется параметрами зон обзора и зон обнаружения этих технических средств и взаимным их размещением в пространстве.

3. Радиолокационно-лучевая система охраны по п. 1, отличающаяся тем, что некоторые или все радиолокационные станции подсистемы РЛС имеют отдельно размещаемые передающие модули, выносимые за пределы охраняемой территории на дальности, необходимой для раннего обнаружения нарушителя с целью обеспечения достаточного времени на принятие решения по охране объекта.

4. Радиолокационно-лучевая система охраны по п. 1, отличающаяся тем, что с целью одновременного обнаружения наземных и воздушных низколетящих малоразмерных объектов используются одни и те же многофункциональные унифицированные радиолокационные станции подсистемы РЛС с электронным сканированием луча в пространстве и широкополосным излучаемым сигналом.

5. Радиолокационно-лучевая система охраны по п. 1, отличающаяся тем, что РЛС построена на основе метода разнесенного приема, при котором сигналы, отраженные от движущихся объектов, облучаемых одним передающим модулем, принимаются несколькими приемными модулями.