КОМПЛЕКС ОХРАНЫ МЕСТНОСТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ БЕСПИЛОТНОГО ВОЗДУШНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2025 года по МПК B64U101/31 G08B23/00 G08B25/00 

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам охраны участков местности, удаленных от стационарных частей на значительное расстояние, предназначенным для обнаружения с помощью технических средств нарушителей, проникающих на охраняемую территорию, дополненных беспилотным воздушным средством.

Из уровня техники известен способ сигнализации с использованием видеонаблюдения по патенту РФ №2260209 (приоритет от 16.11.2004 г., МПК G08B 25/00 G08B 13/196), содержащий установку охранной сигнализации, обнаруживающую попытку несанкционированного воздействия на охраняемый объект и формирующую соответственное тревожное извещение с идентификационными признаками и параметрами местоположения данной установки, с последующей передачей по радиоэфиру тревожное событие передается на соседнюю установку охранной сигнализации и ретранслируется на следующие за ней установки охранной сигнализации до его приема аппаратурой пользователя; при приеме селектируют идентификационные признаки и параметры местоположения установки охранной сигнализации, изначально обнаружившей попытку несанкционированного воздействия. С помощью указанных параметров местоположения задается маршрут полета и запускается беспилотный летательный аппарат, выполненный с возможностью горизонтального движения по заданной программе, выдеонаблюдения сегментов охраняемого объекта, компрессии и передачи полученных кадров видеоизображения по радиоэфиру в аппаратуру пользователя.

Недостатками данного способа являются необходимость применения большого количества ретрансляторов, снижающих вероятность доставки тревожных событий; низкая мощность применяемых радиомодемов, возможность глушения применяемых радиомодемов; передача сигнала по радиоэфиру, отсутствие возможности перемещения поста на новую позицию, отсутствие системы собственной безопасности, большое количество использования дополнительных устройств.

Задачей заявляемого изобретения является создание комплекса охраны местности, обеспечивающего круглосуточный тепло-, визуальный контроль обстановки с увеличенной дальностью обнаружения неподвижных и движущихся целей различных типов, отображением в реальном времени, обработкой, передачей, приемом и хранением информации и тревожных событий, а также независимого от внешнего электропитания.

Техническими результатами изобретения являются: интеллектуальное видеонаблюдение больших открытых, лесистых и изломанных пространств в режиме реального времени, автоматическое обнаружение и сопровождение целей поворотной видеокамерой, и/или тепловизором, и/или комплексом видеонаблюдения беспилотного воздушного средства, возможность ручного выбора целей для сопровождения из ряда обнаруженных целей; организованный беспроводной канал связи с помощью широкополосной сети передачи данных; увеличение времени автономной работы, увеличение надежности и простоты монтажа; обнаружение и определение местоположения неподготовленных нарушителей границы, чьи сотовые телефоны попали в зону действия широкополосной сети передачи данных; а также существенная экономия на инфраструктуре, удешевление и упрощение обслуживания комплекса; возможность быстро разворачивать новые и переконфигурировать старые рубежи охраны.

Технический результат в области интеллектуального видеонаблюдения больших открытых, лесистых и/или изломанных пространств в реальном времени, автоматического обнаружения и сопровождения, ручного выбора целей достигается тем, что оборудование в составе комплекса позволяет проводить круглосуточный мониторинг охраняемого объекта, с возможностью обмена данными между устройствами комплекса по беспроводному каналу связи широкополосной сети независимо от расстояния и прямой видимости между ними.

В качестве широкополосной сети передачи данных можно использовать микро базовые станции 4G (5G), которые широко используются сотовыми операторами для покрытия сетью линейных объектов (дорог, мостов и т.п.), такая базовая станция при относительно небольшой стоимости может быть укомплектована системой автономного питания и способна обеспечить покрытие связи на полосе 15-20 км с шириной 1 км, со скоростью передачи данных в 100 Мб.

Технический результат в области увеличения времени автономной работы комплекса достигается с помощью использования основных аппаратов и средств, имеющих собственные автономные источники питания; уменьшения количества используемого вспомогательного оборудования; уменьшения кабельных соединений.

Уменьшение использования вспомогательного оборудования и количества кабельных соединений достигается тем, что оборудование комплекса видеонаблюдения и комплекса собственной охраны имеют собственные источники электропитания и устройства передачи данных, подключенные в единую широкополосную сеть передачи данных, замены аналоговых на цифровые видеокамеры и тепловизора; а также тем, что видеокамеры комплекта собственной безопасности заменены одной купольной, вандалозащищенной видеокамерой.

Комплекс может дополнительно содержать извещатели охранные и индивидуальные оповещатели с автономным питанием, включенные в широкополосную сеть.

На фиг. 1 представлена структурная схема комплекса охраны местности.

На фиг. 2 представлен вид рабочего экрана оператора БВС.

На фиг. 3 представлен вид мачты крепления и мачты молниеотвода.

Конструктивно комплекс охраны местности состоит, по меньшей мере, из одного автономного линейного (1) и, по меньшей мере, одного стационарного (2) поста.

Линейный (1) пост находится на удалении от стационарного (2) поста и содержит оборудование, имеющее автономное энергоснабжение, позволяющее проводить круглосуточный мониторинг охраняемого объекта, обрабатывать и передавать поступающую информацию на блоки и устройства стационарного (2) поста, обеспечивать собственную безопасность

Стационарный (2) пост содержит оборудование, обеспечивающее прием и отображение информации, полученной от составных частей линейного (1) поста, в режиме реального времени, а также ее хранение.

Линейный (1) пост состоит из: наземного комплекса наблюдения, содержащего, по меньшей мере, одну видеокамеру (3) дальнего обзора и, по меньшей мере, один тепловизор (4), установленные на опорно-поворотном устройстве (5), по меньшей мере, одной радиолокационной станции (6), имеющие автономное электропитание и подключенные к устройству (7) широкополосной сети передачи данных; устройства (7) широкополосной сети передачи данных в виде микро базовых станций 4G (или 5G), имеющей автономное электропитание; мачты (8) крепления, мачты (9) молниеотвода;

воздушного комплекса наблюдения, состоящего из, по меньшей мере, одного беспилотного воздушного судна (10) (БВС), имеющего полезную нагрузку, автономное электропитание, по меньшей мере, один модем передачи командно-телеметрической информации; стационарного антенного модуля (11) с поворотным устройством, передающим данные телеметрии на автоматизированное место оператора стационарного поста (2).

а также комплекса собственной безопасности, состоящего из скоростной поворотной видеокамеры (12) со встроенной ИК-камерой, имеющей автономное электропитание, соединенной с устройством (7) широкополосной сети передачи данных, аудиодомофонной панели (13), извещателя (14) охранного, громкоговорителя (15), обеспечивающих безопасность линейного (1) поста.

Стационарный (2) пост состоит из устройства (7) широкополосной сети передачи данных, видеосервера (16), снабженного источником (17) бесперебойного электропитания; автоматизированного рабочего места (18) оператора, с реализованной возможностью подключения клавиатуры и манипулятора типа «мышь» (на фиг. не указаны), снабженного в том числе телефоном (19).

Все видеокамеры, используемые в составе наземном комплексе охраны местности и комплексе собственной безопасности, оснащены автоматическим обогревом внутреннего пространства термокожуха, с функцией «холодного старта», что позволяет использовать их в широком диапазоне температур, а также в условиях повышенной влажности.

При этом видеокамера (3) дальнего обзора и тепловизор (4) устанавливается на поворотном устройстве (5), что позволяет автоматически сканировать контролируемое пространство для наблюдения за большими открытыми пространствами и объектами, находящимися на значительном удалении, и определять движущиеся цели; а также контролировать пожарную обстановку в дневное и ночное время в условиях отсутствия освещения, в широком диапазоне погодных условий, причем выходы видеокамеры (3) и тепловизора (4) соединены с входами опорно-поворотного устройства (5), а выход опорно-поворотного устройства (5) соединен с устройством (7) широкополосной сети передачи данных.

Радиолокационная станция (6), предназначена для захвата цели и передачи координат с последующим сопровождением цели с помощью устройств мультиспектрального оптико-электронного блока, причем вход/выход радиолокационной станции (6) соединен с устройством (7) широкополосной сети передачи данных.

Комплекс видеонаблюдения, комплекс собственной безопасности и устройство (7) широкополосной сети передачи данных устанавливаются на мачте (8) крепления.

Беспилотное воздушное средство (10) представляет собой мультироторный беспилотный летательный аппарат, имеющий неразборную конструкцию и корпус из композитного материала, несущий на борту полезную нагрузку, размещаемую на быстросъемном замке в нижней части БВС. В качестве полезной нагрузки БВС может использоваться видеокамера, тепловизор, Электропитание БВС и полезной нагрузки осуществляет литий-ионная аккумуляторная батарея.

Антенный модуль (11) с поворотным устройством стационарный (АМПУ) предназначен для расширения зоны действия беспилотного летательного аппарата, обеспечивая организацию беспроводного канала связи оператора АРМ с БВС, а также для наведения антенны на БВС по азимуту и углу места в процессе полета.

Аудиодомофоная панель (13) предназначена для организации двусторонней аудиосвязи с оператором комплекса и выполняется в антивандальном всепогодном корпусе с кнопкой вызова.

Извещатель охранный (14) снабжен GSM-модемом и предназначен для обнаружения проникновения в охраняемое пространство с учетом реального времени суток или уровня освещенности.

Громкоговоритель (15), снабженный аудиоусилителем, предназначен для использования в качестве источника звука при озвучивании открытых пространств в условиях повышенного шума.

Видеосервер (16) представляет собой сетевой аппаратный видеорегистратор, предназначенный для сохранения, отображения посредством автономного рабочего места (18) информации, полученной с видеокамер (3) и (12), тепловизора (4), радиолокационной станции (6), устройства (7) широкополосной сети передачи данных, охранных извещателей (14), путем обеспечения функций: интеллектуального анализа видеоизображения с возможностью классификации целей по типам, детектора движения, резервного видеоархива, циклической перезаписи и сетевого клиента для организации удаленного автономного рабочего места.

Источник (17) бесперебойного электропитания предназначен для защиты видеосервера (16) и автоматизированного рабочего места (18) от основных неполадок с электропитанием: высоковольтных выбросов, электромагнитных и радиочастотных помех, понижений, повышений и полного исчезновения напряжения в электросети.

Автоматизированное рабочее место (18) предназначено для удаленного просмотра видеоканалов в реальном времени, а также просмотра видеоархива, расположенного на запоминающем устройстве видеосервера (16).

В качестве устройства (7) широкополосной сети передачи данных можно использовать микро базовые станции 4G (или 5G), имеющее автономное электропитание, способные обеспечить покрытие связи на полосе 15-20 км с шириной 1 км со скоростью передачи данных не менее 100 Мб.

Комплекс охраны местности работает следующим образом.

Пример 1. Реализация интеллектуального видеонаблюдения открытых участков местности.

Информация с видеокамеры (3), тепловизора (4) и/или радиолокационной станции (6) через устройства (7) широкополосной сети передачи данных линейного поста (1) и устройства (7) широкополосной сети передачи данных стационарного поста (2) передается на видеосервер (16) и отображается на экране автоматизированного рабочего места (18) оператора, и в случае попадания в зону контроля комплекса наблюдения движущегося объекта происходит визуальная индикация сработки на графическом плане местности, отображающимся на экране автоматизированного рабочего места (18) оператора, при этом детектор движения производит видеофиксацию цели и через устройства (7) широкополосной сети передачи данных стационарного поста (2) и линейного поста (1) поступает команда для опорно-поворотного устройства (5) о сопровождении цели.

Все видеоданные и события датчиков сохраняются в архиве видеосервера (16) стационарного поста (2).

На экране автономного рабочего места (18) оператора отображаются условно-графические изображения устройств и функциональных модулей, а также индикаторы включения/выключения или неисправности датчиков и/или устройств линейного поста (1), текущее значение температуры окружающей среды снаружи и внутри термокожухов видеокамер.

Пример 2. Реализация интеллектуального видеонаблюдения больших открытых, лесистых и/или изломанных пространств с применением БВС.

Информация с видеокамеры (3), тепловизора (4) и/или радиолокационной станции (6) через устройства (7) широкополосной сети передачи данных линейного поста (1) и устройства (7) широкополосной сети передачи данных стационарного поста (2) передается на видеосервер (16) и отображается на экране автоматизированного рабочего места (18) оператора, и в случае попадания в зону контроля комплекса наблюдения движущегося объекта происходит визуальная индикация сработки на графическом плане местности, отображающимся на экране автоматизированного рабочего места (18) оператора.

В случае невозможности проведения идентификации движущегося объекта, оператор АРМ (18) с помощью специального программного обеспечения формирует полетное задание для беспилотного воздушного средства (10) по координатам, полученным с видеокамеры (3), тепловизора (4) или скоростной поворотной камеры (12) линейного поста (1). Полетное задание, формируемое оператором, может содержать до 200 полетных точек, имеющее свои координаты местоположения, высоту похода, время пребывания. Полетное задание по протоколу Ethernet передается на антенный модуль (11) с поворотным устройством и далее по широкополосному беспроводному каналу поступает в бортовой компьютер БВС (10). Беспилотное воздушное средство (10) перемещается в пространстве по кратчайшему пути от координат БВС к координатам точки полетного задания. Поток данных телеметрии с полезной нагрузки по широкополосному беспроводному каналу через бортовой компьютер и антенный модуль (11) с поворотным устройством и далее по протоколу Ethernet передается на АРМ (18). В основном рабочем окне АРМ (18) в режиме реального времени отображается полетная карта с маршрутом полета или данными телеметрии с бортовой камеры БВС (10). Все видеоданные и события с датчиков и беспилотного воздушного средства (10) сохраняются в архиве видеосервера (16) стационарного поста (2).

Пример 3. Система собственной безопасности реализована следующим образом.

На мачте крепления (8), кроме мультиспектрального оптико-электронного модуля, устанавливают скоростную поворотную видеокамеру (12), один и более извещателей охранных (14), и/или громкоговоритель (15), и/или аудиодомофонную панель (13). Охранные извещатели (14) устанавливаются таким образом, чтобы они образовывали максимальную зону обнаружения - дискретную систему, состоящую из элементарных чувствительных зон в виде лучей, расположенных в один или несколько ярусов, или в виде тонких широких пластин, расположенных в вертикальной плоскости. При попадании в зону действия датчика объекта типа «человек» или «автотранспорт», поворотное устройство скоростной поворотной видеокамеры (12) подается сигнал для осуществления видеозахвата, фиксации и передачи изображения объекта через устройства (7) широкополосной сети передачи данных линейного поста (1) на устройства (7) широкополосной сети передачи данных стационарного поста (2) и видеосервер (16) с последующей звуковой и визуальной индикации сработки охранных извещателей на экране автоматизированного рабочего места (18) оператора.

Пример 4. Ручной выбор целей для сопровождения.

Отличается от примеров 1, 2 и 3 тем, что в специальном программном обеспечении комплекса охраны местности реализована возможность ручного режима выбора и управления устройством видеонаблюдения, точкой контроля: приближение/отдаление, фокусировкой/расфокусировкой изображения с помощью элементов управления пользовательского экрана автоматизированного рабочего места (16). При попадании в зону контроля видеокамер (3), или тепловизора (4), или зону покрытия радиолокационной станции (6), движущегося объекта типа «человек» или «автотранспорт» оператор с помощью компьютерной «мыши» выбирает интересующий объект, тем самым разворачивая опорно-поворотное устройство (5) и видеокамеру (3) дальнего обзора или тепловизор (4), радиолокационную станцию (6), или скоростную поворотную видеокамеру (10) в сторону объекта, и запускает программный алгоритм сопровождение цели.

Группа изобретений относится к комплексу охраны местности и двум способам видеонаблюдения. Комплекс содержит стационарный, и один или более автономный линейный пост, находящийся на удалении от стационарного. Стационарный пост содержит видеосервер, устройство широкополосной передачи данных, автоматизированное рабочее место оператора. Линейный пост содержит: - наземный комплекс наблюдения, включающий по крайней мере одну (один) видеокамеру дальнего обзора и тепловизор, установленные на опорно-поворотном устройстве, радиолокационную станцию; - воздушный комплекс наблюдения, включающий по крайней мере одно воздушное беспилотное судно (БВС), модем передачи командно-телеметрической информации, стационарный антенный модуль с поворотным устройством; - комплекс собственной безопасности, включающий скоростную поворотную видеокамеру со встроенной ИК-подсветкой. Первый способ видеонаблюдения относится к наземному комплексу, и заключается в передачи информации с его устройств на видеосервер для отображения оператору и организации сопровождения цели. Второй способ относится к воздушному комплексу, и используются при невозможности идентификации движущегося объекта, обнаруженного наземным комплексом, и заключается в том, что оператор формирует полетное задание для БВС, который осуществляет полет, видеосъемку бортовой камерой и передачу телеметрической информации АРМ. Обеспечивается круглосуточный тепло-, визуальный контроль обстановки с увеличенной дальностью обнаружения неподвижных и движущихся целей различных типов. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комплекс охраны местности с применением беспилотного воздушного судна (БВС), состоящий из одного стационарного, по меньшей мере одного автономного линейного поста, находящегося на удалении от стационарного поста, и устройства широкополосной сети передачи данных, имеющего автономное энергоснабжение и установленного на мачте крепления с мачтой молниеотвода,

отличающийся тем, что:

стационарный пост содержит видеосервер, соединенный с устройством широкополосной сети передачи данных и с автоматизированным рабочим местом оператора;

автономный линейный пост содержит:

наземный комплекс наблюдения, включающий по меньшей мере одну видеокамеру дальнего обзора, и по меньшей мере один тепловизор, установленные на опорно-поворотном устройстве, по меньшей мере одну радиолокационную станцию, имеющие автономное электропитание и подключенные к устройству широкополосной сети передачи данных;

воздушный комплекс наблюдения, включающий по меньшей мере одно беспилотное воздушное судно, по меньшей мере один модем передачи командно-телеметрической информации, стационарного антенного модуля с поворотным устройством;

комплекс собственной безопасности, включающий скоростную поворотную видеокамеру со встроенной ИК-подсветкой, имеющую автономное электропитание и соединенную с устройством широкополосной сети передачи данных.

2. Комплекс охраны местности по п.1, отличающийся тем, что беспилотное воздушное средство воздушного комплекса наблюдения содержит установленную полезную нагрузку и автономное электропитание.

3. Комплекс охраны местности по п.1, отличающийся тем, что наземный комплекс наблюдения линейной части может содержать радиолокационную станцию, предназначенную для захвата цели и передачи координат с последующим сопровождением цели с помощью устройства широкополосной сети передачи данных.

4. Комплекс охраны местности по п.1, отличающийся тем, что комплект собственной безопасности может содержать аудиодомофонную панель, громкоговоритель и, по меньшей мере, один извещатель охранный.

5. Комплекс охраны местности по п.1, отличающийся тем, что в линейном посту реализована возможность звукового оповещения при помощи громкоговорителя, установленного на мачте крепления, а также связь с оператором стационарного поста с помощью аудиодомофонной панели.

6. Способ видеонаблюдения наземного комплекса наблюдения, заключающийся в том, что информация с видеокамеры, тепловизора и/или радиолокационной станции через устройства широкополосной сети передачи данных линейного поста и устройства широкополосной сети передачи данных стационарного поста передается на видеосервер и отображается на экране автоматизированного рабочего места оператора, и в случае попадания в зону контроля комплекса наблюдения движущегося объекта происходит визуальная индикация сработки на графическом плане местности, отображающемся на экране автоматизированного рабочего места оператора, при этом детектор движения производит видеофиксацию цели и через устройства широкополосной сети передачи данных стационарного поста и линейного поста поступает команда для опорно-поворотного устройства о сопровождении цели.

7. Способ видеонаблюдения воздушного комплекса наблюдения, заключающийся в том, что при невозможности идентификации движущегося объекта, обнаруженного наземным комплексом наблюдения, оператор АРМ с помощью специального программного обеспечения формирует полетное задание для беспилотного воздушного средства по координатам, полученным с видеокамеры, тепловизора или скоростной поворотной камеры линейного поста, передающееся по протоколу Ethernet на антенный модуль с поворотным устройством и далее по широкополосному беспроводному каналу поступает в бортовой компьютер БВС, после чего БВС перемещается в пространстве по кратчайшему пути от координат БВС к координатам точки полетного задания; при этом поток данных телеметрии с полезной нагрузки по широкополосному беспроводному каналу через бортовой компьютер и антенный модуль с поворотным устройством и далее по протоколу Ethernet передается на АРМ, где в основном рабочем окне АРМ в режиме реального времени отображается полетная карта с маршрутом полета или данными телеметрии с бортовой камеры БВС.

8. Способ видеонаблюдения по п.6 или 7, отличающийся тем, что при попадании в зону контроля видеокамеры, тепловизора или зону покрытия радиолокационной станции движущегося объекта типа «человек» или «автотранспорт» оператор с помощью компьютерной «мыши» выбирает объект наблюдения, разворачивая видеокамеру, тепловизор, радиолокационную станцию, установленные на опорно-поворотном устройстве, или скоростную поворотную видеокамеру в сторону объекта, и запускает программный алгоритм сопровождения цели.