Повышение эффективности охранных радиотехнических средств обнаружения путем применения алгоритмов обработки, основанных на использовании отличительных признаков принимаемых сигналов и помех

• Автор: Петров, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1. Методы построения охранных радиотехнических систем,
использующих различные физические принципы обнаружения .
1.1. Обобщенная структурная схема и основные характеристики охранных
радиотехнических устройств обнаружения . . . . .
1.2 Радиоволновый принцип обнаружения
1.3 Инфракрасный принцип обнаружения
1.4. Принципы построения акустических обнаружителей разрушения
стеклянных конструкций
1.5. Цель и задачи работы
Глава 2. Доплеровские радиоволновые обнаружители
2.1. Характеристики сигналов на выходе приемно-передающего модуля .
2.1.1. Характеристики сигналов в модели точечного объекта . .
2.1.2. Характеристики сигналов в многоточечной модели объекта .
2.2. Фильтрация истинных сигналов и помех
2.3. Алгоритмы работы цифрового решающего устройства
2.3.1. Алгоритм накопления сигналов по числу периодов доплеровского сигнала . . . . . . . .
2.3.2. Алгоритм накопления по времени присутствия
доплеровского сигнала
2.3.3. Выбор времени анализа для счетчика периодов
доплеровского сигнала
2.3.4. Выбор дополнительных отличительных признаков сигналов
для алгоритма накопления по времени присутствия сигнала . .
2.4. Селекция малоразмерных объектов . . . . . .
2.5. Гомодинный малогабаритный приемно-передающий модуль . .
2.6. Методика и система сквозного самоконтроля работоспособности доплеровского радиоволнового обнаружителя
2.7. Основные результаты
Глава 3 . Инфракрасные обнаружители
3.1. Характеристики сигналов и помех

3.2. Выбор способа обработки сигналов и помех
3.3 Повышение устойчивости к электромагнитным импульсам . . .
3.4 Алгоритм обработки сигналов с динамическим порогом . . .
3.5. Система самоконтроля инфракрасного обнаружителя . . .
3.6. Основные результаты . . . . . . . .
Глава 4 . Акустические обнаружители разрушения стекла . . .
4.1 Методика создания компьютерного банка данных акустических сигналов.
4.1.1. Звукозапись сигналов . . . . . . .
4.1.2. Звуковоспроизведение сигналов. . . . . .
4.2 Амплитудно-временные характеристики акустических сигналов . .
4.3 Спектральные характеристики сигналов и выбор
контролируемых частотных диапазонов . . . . .
4.4. Амплитудно-временные характеристики сигналов на входе решающего устройства
4.5. Выбор контролируемых отличительных признаков . . . .
4.6. Выбор признака, по которому происходит начало работы
основного алгоритма решающего устройства . . . . .
4.7 Выбор ожидаемой последовательности событий в зависимости
от помеховой обстановки . . . . . . . .
4.8. Алгоритм работы акустического обнаружителя разрушения стекла .
4.9. Система самоконтроля акустического обнаружителя разрушения стекла.
4.10. Сравнительные характеристики различных акустических
обнаружителей
4.11. Основные результаты . . . . . . . .
Заключение
Список литературы

Введение
Охрана производственных, коммерческих и финансовых учреждений имеет в настоящее время важное значение. Активизация организованной и неорганизованной преступности, коммерческий и промышленный шпионаж, нестабильность экономической ситуации требуют разработки, совершенствования и внедрения эффективных технических средств охраны и обеспечения безопасности.
Технические средства обеспечения безопасности включают в себя [1] как составную часть средства охранной сигнализации (ТСОС). По функциональному назначению ТСОС делятся на средства обнаружения (извещатели) и средства оповещения [2].
Извещатели являются начальными техническими средствами (ТС) в структуре использования ТСОС, что обусловливает массовость их применения. К одному средству оповещения, например, приемно-контрольному прибору, может быть подключено от одного до нескольких сотен извещателей. По месту использования охранные средства обнаружения делятся на извещатели для закрытых помещений и извещатели для открытых площадок [3].
Извещатель может содержать несколько входных устройств (обнаружителей), в том числе и использующих различные физические принципы работы, работающих на одно исполнительное устройство. В настоящее время наиболее часто используются радиоволновые доплеровские обнаружители (РВО), оптико-электронные инфракрасные обнаружители (ИКО) и акустические обнаружители разрушения стеклянных конструкций (АОРС).
По назначению, структурной схеме и принципу обработки сигналов охранные обнаружители относятся к радиотехническим ждущим пороговым устройствам [4,5,6], реализующим двухальтернативное обнаружение [7]. Пороговые алгоритмы обработки поступающей информации, используемые в применяемых извещателях [6], обеспечивают достаточно высокую вероятность регистрации истинного сигнала. Реализация этих алгоритмов на элементах дискретной логики достаточно проста и обеспечивает низкую себестоимость изделий. Но с развитием рынка средств охранной сигнализации требования, предъявляемые к обнаружителям, претерпевают существенные изменения. В настоящее время наибольшей конкурентоспособностью обладают устройства, которым одновременно свойственны [1]:

(рис.1.4.4в) амплитудный детектор 5 (рис.1.4.4г) выделяет огибающую этого сигнала. Если пороговое устройство 7 (рис.1.4.4е) установлено в рабочее состояние мультивибратором 6 канала «Изгиб», то на схему «И» РУ (рис,1.4.4ж) поступит разрешающий сигнал при срабатывании порогового устройства 7. Таким образом, запускающим признаком алгоритма обработки такого АОРС является превышение порогового значения низкочастотным сигналом, обусловленное прогибом стекла, предшествующим моменту его разрушения.
Широкое применение подобных алгоритмов определяется простотой реализации на элементах дискретной логики. Известно много АОРС, анализирующих звуковые колебания в двух частотных каналах: высокочастотном (ВЧ) (от 3 кГц до 19 кГц ) и низкочастотном (НЧ) (от 10 Гц до 100 Гц). Для увеличения помехозащищенности часто используют отличительные признаки истинного сигнала, выявленные в результате экспериментов. В [34, 35, 36, 37, 38] рассмотрены алгоритмические приемы, позволяющие увеличить помехозащищенность АОРС. Так например, применяется осреднение сигнала в НЧ- канале перед тем, как производится его анализ. При этом, НЧ- сигналы, связанные с прогибом стекла, предшествующим его разбиванию, выделяются из повторяющегося или симметричного шума [34]. Среди применяемых отличительных признаков используются следующие: минимальная продолжительность НЧ- сигнала, вызванного прогибом стекла, обратно пропорциональна амплитуде [35]; амплитуда первого пика НЧ- сигнала больше, чем второго [38]; первый пик НЧ- сигнала, свидетельствующий о сжатии, вызванном прогибом стекла внутрь помещения, должен иметь определенную фазу [37]. В [36, 37] помимо указанных ограничений жестко предопределена последовательность событий.
Общим для перечисленных детекторов является обязательный анализ НЧ- сигналов с частотой менее 100 Гц, производимых прогибом стекла до момента разрушения и предопределена последовательность появления НЧ и ВЧ компонентов. Проведенные нами пробные эксперименты показали, что прогиб стекла, создающий амплитуду сигнала, достаточную для ее анализа, происходит только при ударном разрушении стекла довольно большого размера. Термическое разрушение стекла, выдавливание, а часто и резкий удар легким молотком в угол стеклянного полотна, находятся за пределами обнаруживающей способности АОРС, использующих частоты ниже 100Гц. В этой связи необходимо провести выбор наиболее информативных час-