Модели и алгоритмы локализации и классификации нарушителей в системах охраны периметра предприятия на основе данных сейсмических датчиков

• Автор: Костенко, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Посвящается памяти моего первого научного руководителя

Владимира Федоровича Шевцова

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Актуальность темы и степень ее разработанности

Предметная область исследования

Цель и задачи диссертационной работы

Научная новизна работы

Теоретическая значимость работы

Практическая значимость работы

Методология и методы исследования
Положения, выносимые на защиту
Степень достоверности и апробация результатов работы
Основные результаты работы
Глава 1, Системы охраны периметра предприятия. Сейсмические системы охраны
1.1. Общие требования к системам охраны периметра
1.2. Основные характеристики средств обнаружения
1.3. Виды систем охраны периметров. Проблема выбора
1.4. Сейсмические системы охраны
1.4.1. Принципы сигналообразования
1.4.2. Фазы информационной обработки сигнала
1.4.3. Информативность системы для оператора и способы ее повышения.
1.5. Модель типичного нарушителя
1.6. Постановка задачи исследования
Глава 2. Имитационное моделирование информационных сигналов с сейсмических датчиков
2.1. Задачи имитационного моделирования
2.2. Имитационные модели сигналов, порождаемых нарушителями
2.2.1. Модель сейсмического сигнала, порождаемого идущим человеком..
2.2.2. Модель сейсмического сигнала, порождаемого идущей группой людей
2.2.3. Модель сейсмического сигнала, порождаемого транспортным средством
2.2.4. Модели помех специального типа
2.2.5. Адекватность моделей характеристикам реальных сигналов
2.3. Программный имитатор сейсмических сигналов и его функции
2.3.1. Задание геометрии системы датчиков
2.3.2. Задание траекторий движения нарушителей
2.3.3. Разработка сценариев поведения нарушителей
2.3.4. Задание индивидуальных характеристик нарушителей и параметров среды
2.3.5. Генерация сигналов на датчиках системы
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Алгоритмы идентификации класса нарушителя
3.1. Алгоритм классификации, основанный на вычислении коэффициента заполнения выборки полезным сигналом
3.2. Алгоритм классификации, основанный на вычислении энергии сигнала в выборке
3.3. Алгоритм классификации, основанный на анализе спектра огибающей сигнала
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Траекторное сопровождение нарушителей в охраняемой зоне
4.1. Алгоритм определения координат нарушителя
4.2. Формирование итоговой оценки координат нарушителя
4.2.1. Варианты формирования итоговой оценки координат
4.2.1.1. Вычисление среднего арифметического
4.2.1.2. Вычисление медианы
4.2.1.3. Вычисление среднего арифметического с применением статистического критерия Граббса

корреляционной функции для всех пар датчиков, прошедших порог обнаружения. Найденные задержки используются для определения координат нарушителей.
Расчет оценок координат нарушителя. Рассчитываются координаты нахождения нарушителя на основе сигналов с датчиков, регистрирующих превышение порога обнаружения. Поскольку датчиков с превышением порога может быть множество, а для определения координат необходимы лишь четыре, то производится расчет положения нарушителя по всем комбинациям четверок датчиков. Таким образом, получается набор оценок координат, соответствующий текущему положению нарушителя. Принципы расчета координат нарушителя изложены в главе 4.
Формирование итоговой оценки координат нарушителя. Из полученного набора оценок координат формируется итоговая оценка, указывающая на текущее положение нарушителя. Получение итоговой оценки осуществляется путем усреднения, с применением дополнительных процедур для отсева резко выделяющихся оценок (грубых промахов). Различные варианты формирования итоговой оценки координат нарушителя и их сравнение рассмотрены в главе 4.
3. Траекторное сопровождение нарушителей включает следующие функции:
Определение скоростей передвижения нарушителей. Координаты нарушителя в последовательные промежутки времени позволяют определить скорость его передвижения. Скорость вычисляется как расстояние между соседними рассчитанными координатами нарушителя деленное на период опроса системы (см. главу 4). Информация о скорости передвижения нарушителя позволяет не только оценить время, необходимое ему для достижения важных объектов охраны, но и является дополнительным классификационным признаком (позволяет отнести нарушителя к классу транспортных средств, если скорость передвижения превышает заданную).
Определение направлений движения нарушителей. Направление движения нарушителя в текущий момент определяется вектором, проведенным из точки его предыдущего положения в точку текущего (см. главу 4). Информация о направле-