Повышение эффективности функционирования радиотехнических средств охранных систем

• Автор: Федотов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Введение
1. Обзор классических методов обнаружения радиолокационного сигнала и анализ их применения для СШП сигналов
1.1. Основные положения
1.1.1. Формулировка задачи обнаружения
1.1.2. Ограничения для решения задачи обнаружения
1.1.3. Форма описания узкополосного сигнала для решения задачи обнаружения
1.1.4. Особенности СШП сигнала при решении задачи обнаружения
1.2 . Классические оптимальные методы обнаружения сигнала
1.2.1. Сигнал с полностью известными параметрами
1.2.2. Сигнал со случайной начальной фазой
1.2.3. Флюктуирующий сигнал (с неизвестной амплитудой и фазой)
1.3 Квазиоптимапьные методы обнаружения СШП сигнала
1.4 Вычисление характеристик обнаружения
1.4.1. Вычисление вероятности ложной тревоги
1.4.2. Вычисление вероятности правильного обнаружения
1.5. Вывод
2. Обнаружение СШП сигналов с неизвестными параметрами отражения
2.1 Постановка задачи обнаружения
2.1.1. Ограничения задачи обнаружения
2.1.2. Использование априорной информации
2.2 Синтез оптимального обнаружителя
2.2.1. Отношение правдоподобия
2.2.2. Обобщенная схема обнаружителя СШП сигнала
2.2.3. Череспериодная корреляционная обработка
2.3.Выво д
3. Математическое моделирование
3.1. Программа математического моделирования
3.1.1.Структура программного приложения
3.1.2.Математическое ядро
3.1.3.Моделирование детерминированных и случайных сигналов
3.3. Моделирование целей СО
3.3.1. Алгоритм моделирования многоточечной цели
3.3.2. Модель цели СО на основе экспериментальных данных
3.4. Анализ схемы обнаружителя
3.4.1. Анализ прохождения шума через обнаружитель
3.4.2. Анализ прохождения смеси сигнал-шум через обнаружитель
3.4.3. Ложная тревога
3.3.3. Правильное обнаружение
3.4. Вывод
4. Обработка СШП сигналов в СО при их флюктуации и отражении от подвижных целей
4.1. Моделирование подвижных целей с учетом флюктуаций
4.2 Движение цели по дальности
4.3 Схемы обнаружителей движущихся целей
4.3.1 Использование квадратурных каналов в обнаружителе
4.3.2 Многоканальная схема обнаружителя
4.3.3 Последовательный обнаружитель
4.4 Выводы по результатам моделирования
5. Проведение эксперимента и анализ полученных данных
5.1 Описание экспериментальной установки
5.2 Условия проведения эксперимента
5.3 Эксперимент по зондированию имитируемой неподвижной цели
5.4 Эксперимент по зондированию имитируемой подвижной цели
5.5 Обработка и анализ данных экспериментов
5.6 Выводы по результатам проведенных экспериментов
Заключение
Библиографический список

Список условных сокращений
АКФ - автокорреляционная функция
АКО - автокорреляционная обработка
АО - алгоритм обнаружения
АЦП - аналогово-цифровой преобразователь
30 - зона обнаружения
СШП - сверхширокополосный
СО - радиолучевое средство обнаружения
МШУ - малошумящий усилитель
ПЛИС - программируемая логическая интегральная схема
ПУ - пороговое устройство
ПФ - полосовой фильтр
РТСО — радиотехнические средство охраны
СФ - согласованный фильтр
СО - средства обнаружения
ТГ - тактовый генератор
ЛЗ - линия задержки
УПЧ - усилитель промежуточной частоты ФНЧ - фильтр нижних частот
ЧПКО - череспериодный корреляционный обнаружитель ЭВМ - электронно-вычислительная машина ЭО - энергетический обнаружитель

Введение
Бурное развитие микроэлектронники в мире привело к появлению «умных» радиотехнических средств в том числе и в области охранных техологий. Так, благодаря «искуственному интеллекту» в извещателях охранных и пожарных систем стали применяться новые алгоритмы обработки сигнала, что позволило перейти от алгоритмов простых бинарных обнаружителей к алгоритмам «нечеткой логики». Наиболее широко радиотехнические средства охраны с «искуственным интелектом» применяются в коммерческих изделиях зарубежом, что позволяет иностранным производителям повышать интерес к их продукции за счет создания новых функциональных возможностей.
В современных условиях повышенной криминогенной обстановки для обеспечения безопасности охраняемого объекта, необходимо внедрять новые технологии и в нашей стране. В значительной степени защита объекта зависит от эффективности технических средств раннего обнаружения, используемых в охранных системах, поскольку своевременное извещение о нарушителе, позволяет не только информировать службу охраны о возникающих угрозах, но и позволяет получить время для организации реагирования силовых структур. Наилучшем сценарием предотвращения нападения на охраняемый объект является локализация нарушителя на подступах к объекту или на периметровой границе объекта. Поэтому радиотехнические средства раннего обнаружения обычно размещаются по периметру охраняемого объекта, непосредственно на инженерных сооружениях или пассивных заграждениях. Наличие пассивных заграждений облегчает задачу раннего обнаружения нарушителя, поскольку для пересечения периметра нарушителю требуются дополнительные усилия. Кроме этого попытка вторжения сопровождается физическим контактом нарушителя с пассивным заграждением, что может быть использовано как сигнал тревоги в средствах обнаружения.
В настоящее время на отечественном рынке представлен широкий спектр радиотехнических средств электронной охраны для обнаружения нарушителя.

1.4.2. Вычисление вероятности правильного обнаружения.
Вероятность правильного обнаружения является интегральной функцией
плотности вероятности смеси сигнал и шум, т.е.:

0= |У,(у,г)с1у
2 дат2 1 — К(т)
: |ехр

2.ят2 (1-Л2 (г))
х{(Ті -2К(т)(у,-х)2(у2-,і)2 + (>-х)2}

При Уі=У2=У имеем,
27ГСҐ2 1 — і?(г)
|ехр
2(у-*)2-2Л(г)(у-у)2

:|ехР
(у-і)2(1-Л(г))
2а2(1-Д2(г))

О“*)

2жстг-11(?) І У 2ог2[1 + і?(г)] предыдущим разделом:
Л/(/тег2[1 + /?(т)])/4 2ттст21-К(г)

2<т2(1 - Я2(т)) ) ' 2,тег2 1 - Л(г)
ф, произведем замену по аналогии с
VII + ОД]

УЇ1 + ОД]
/4т[1 - і?(т)]

л„ -V?
л/їбп-аді'

І1-Я
л/їі+ад]
СТл/[1 + Л(г)]|
где 1і0= Ь/ст - относительный порог , ц = б/ст
отношение сигнал/шум. Следует заметить , что Ф(-г) = 1-Ф(г) поэтому
йо “л/?

л/[1 + ДС)] л/4Ї[ГСВД]'

У[1 + 2?(г)] л/4т[1 - «(г)]5

л/п+ад]
к~4я

, при Л0 - д/д > О , при /г0 - < О
Вероятность правильного обнаружения для различных значений Щт) представлена на Рис. 1-13. Характеристика обнаружения для сигналов, описанных в разделе 1.2, показана на рис. 1-14 (для случая Р=10'6).
Рис. 1-13 Кривые обнаружения
П(у,х) при:
Я=1 - непрерывная линия И-0.5 -штрих-пунктир Д=0 - серая линия