Однопозиционные средства обнаружения представляют собой одно устройство, которое одновременно излучает сигналы и анализирует окружающую среду. Оно способно определить расстояние до объекта и его размеры. Такие датчики обладают недостатком - любой приближающийся крупный объект или мелкий объект, оказавшийся слишком близко, провоцируют включение тревоги.

Двухпозиционные средства обнаружения - это система из двух излучателей, которые устанавливаются напротив друг друга. Их действия согласованы, а получаемые данные анализируются, как единое целое. Это позволяет узнавать не только расстояние до объекта и его габариты, но и примерные очертания. Так, можно более тонко настроить датчики (ввести больше параметров), снизить вероятность ложной тревоги. Такие изделия не побеспокоят, например, из-за случайно попавшего на территорию мелкого животного.

Область применения оборудования

Радиолучевые датчики обнаружения реагируют на приближение объекта и передают сигнал об этом на центральный пульт, либо включением звукового оповещения о тревоге. Они постоянно излучают радиосигнал и мониторят окружающую среду. Передаваемые волны отражаются от движущегося объекта, что позволяет агрегату «заметить» его издалека. Дальность действия датчика зависит от его мощности. Данные изделия пользуются широким спросом на режимных объектах, о приближении посторонних к которым необходимо знать заранее.

Датчики движения используются на территориях, куда запрещен проход посторонним лицам. Главный принцип выбора места для установки устройства заключается в том, что на контролируемой им территории в принципе не должны проходить люди, поскольку там нет входа:

• на пограничных зонах, где отсутствуют КПП;
• на режимных объектах различного значения - датчики монтируются по всему периметру за исключением специально организованного КПП;
• на складах;
• в чердачных и подвальных помещениях.

При монтаже стоит также учитывать, что максимальное качество работы устройств достижимо при их правильном монтаже. Датчики требуют жесткой фиксации. Постоянное изменение их местоположения из-за порывов ветра или других факторов может снизить качество охраны, вызывать ложные тревоги.

Примеры радиолучевых двухпозиционных датчиков

Хорошим примером двухпозиционного датчика является модель отечественного производителя Forteza. Датчик FMW-3 способен создать барьер длиной от 10 до 300 метров. Система обнаруживает людей, которые идут прямо или пригнувшись. При правильном монтаже также возможно обнаружение нарушителей, следующих ползком или перекатом. Кроме того, комплекс устройств подает тревожные сигналы в случае поломки приемника или передатчика либо снижения напряжения. Поэтому незаметно вывести их из строя не получится. FMW-3 рассчитана на работу в условиях внешних помех, исходящих от ЛЭП или других устройств, использующих радиоволны или создающих электромагнитное излучение. Стоимость датчика – 18500 руб.

– это оборудование, замаскированное под светильник. Устройство действительно работает как осветительный прибор, но его главная задача - охрана территории. В ассортименте есть множество замаскированных изделий. Извещатель является двухпозиционным, поэтому в комплекте поставляется два внешне одинаковых прибора. Стоимость - 10 600 рублей.

– качественный двухпозиционный извещатель из среднего ценового сегмента (стоимость - 21 500 рублей). Обладает хорошими характеристиками. Благодаря низкой массе и компактности легко устанавливается и маскируется.

– один из самых дорогих товаров в ассортименте. Обладает высокими характеристиками. Одна из главных особенностей - взрывозащищенность. Извещатель популярен на объектах особой важности, стратегических предприятиях.

А.А. Бронников
Начальник отделения ФГУП "СНПО "Элерон", к.т.н.

П.В. Полудни
Начальник лаборатории ФГУП "СНПО "Элерон"

Одной из важнейших задач обеспечения безопасности объекта является блокирование периметра - первого рубежа защиты. С этой целью все шире используются радиолучевые средства обнаружения (РЛСО)

Террористические акты, направленные против ядерно-опасных, энергетических, военных и других объектов; распространение международного религиозного экстремизма, контрабанда оружия - все это реальные угрозы государственного и межгосударственного масштаба для стабильного развития не только отдельной страны, но и всего мирового сообщества.

На правительственном уровне многих стран, в том числе и России, рассматриваются вопросы повышения защищенности особо важных объектов инфраструктуры, объектов военного назначения. ФГУП "СНПО "Элерон" активно участвует в решении этих вопросов, являясь одним из ведущих предприятий в области разработки и производства комплексных систем безопасности особо важных объектов, систем жизнеобеспечения и мониторинга.

Особенности РЛСО

Организация современной системы защиты объекта включает в себя применение технических средств охраны, работающих на различных физических принципах. Чем больше периметр, тем выше эффективность использования технических средств по сравнению с охраной, осуществляемой людьми.

В последнее время широкое распространение получили радиолучевые средства обнаружения. Этот класс средств характеризуется зоной обнаружения, сформированной между передатчиком и приемником электромагнитного поля, имеющей вид сильно вытянутого эллипсоида вращения. Параметры поля изменяются при вторжении и регистрируются приемником.

Наиболее негативное влияние на работу РЛСО оказывают такие помеховые факторы, как транспорт или группы людей, движущиеся вблизи зоны обнаружения, травяной и снежный покров, деревья, растущие вдоль зоны обнаружения, животные.

ФГУП "СНПО "Элерон" имеет большой опыт в разработке и эксплуатации технических средств охраны.

Специалистами ФГУП ранее для решения различных тактических задач были разработаны такие РЛСО, как:

• "Витим" - мобильное, быстроразвертываемое средство;
• "Маска-04" - средство, имеющее малую ширину зоны обнаружения (менее 1 м);
• "Контур" - РЛСО, включающее в себя до восьми участков с интерфейсным блоком, позволяющим прибору работать без системы сбора и отображения информации.

Преимущества РЛСО "Контур-М"

На основе опыта, приобретенного при производстве радиотехнических средств охраны и при оснащении ими различных объектов, ФГУП "СНПО "Элерон" разработало радиолучевое средство обнаружения "Контур-М", имеющее повышенную устойчивость к таким помеховым факторам, как:

• проезд автотранспорта вдоль зоны обнаружения;
• наличие растительности вблизи зоны обнаружения;
• ливневые дожди.

При разработке этого средства были учтены рекомендации, полученные от проектных и эксплуатирующих радиотехнические средства охраны организаций, а также уделено большое внимание анализу показателям цена/ качество.

Например, для сужения зоны обнаружения средства и зоны отчуждения необходимо повышать рабочую частоту средства, что приводит к значительному повышению стоимости последнего. При разработке "Контур-М" эта задача была решена аппаратным способом, что позволило оптимизировать соотношение цена/качество.

Монтаж и настройка

Для минимизации затрат при проведении монтажа совместная работа нескольких средств осуществляется без прокладки кабеля синхронизации между соседними средствами, что особенно существенно сказывается на цене проекта при формировании протяженных рубежей. Для соединения блоков передатчика и приемника средства используется двухжильный кабель, что также снижает затраты при монтаже РЛСО.

"Контур-М" был разработан с учетом требований простого и быстрого монтажа и настройки -при его монтаже не требуется точная юстировка блоков приемника и передатчика. Снижение габаритных размеров блоков средства уменьшило ветровые нагрузки на него, что позволило упростить крепление блоков и также снизить затраты при монтаже на объекте.

Для удобства настройки РЛСО и проверки его работоспособности в процессе эксплуатации в блоке приемника предусмотрена световая индикация режима работы средства (дежурный режим, неисправность или выдача сигнала срабатывания).

"Контур-М" включает в себя: блок передатчика, блок приемника и комплект монтажных частей для крепления блоков на стойку (трубу) или плоскую поверхность.

Данное средство обнаружения позволяет создать рубеж протяженностью от 10 до 150 м при максимальной ширине зоны обнаружения в 2,5 м и ее длине в 150 м. Рабочая частота этого средства - 10 ГГц.

Формирование протяженных рубежей (периметров) осуществляется путем установки на объекте нескольких таких средств. Возможность выбора одной из четырех частот модуляции передатчика в сочетании с фильтром приемника позволяет исключить взаимовлияние средств на соседних участках.

Обработка сигналов

В состав блока приемника входит микропроцессорное устройство обработки сигналов, которое принимает решение о формировании средством сигнала тревоги.

Для отстройки от помех, вызванных движущимися или находящимися рядом с чувствительной зоной предметами (транспортом, травой, деревьями, секциями ограды и т.п.), при принятии решения о формировании сигнала тревоги проводится анализ тонкой структуры сигнала в устройстве обработки. Для выполнения данной задачи были созданы алгоритм и программа обработки сигналов.

При обработке сигналов учитываются не только амплитудные и временные соотношения, но и фазовые соотношения сигналов, получаемых при пересечении более удаленных от оси луча зон Френеля. Полученные сигналы с временным разделением анализируются методом наложения образов сигналов, и исходя из соотношения этих образов вырабатывается решение о формировании сигнала тревоги (распознавание цели методом нечеткой логики).

Программа позволяет регулировать чувствительность средства селективно на краях зоны обнаружения, что позволило уменьшить ширину чувствительной зоны средства и таким образом снизить влияние окружающих факторов.

Обнаружение нарушителя

Таким образом, средство "Контур-М" имеет, с одной стороны, высокую вероятность обнаружения нарушителя - не менее 0,95 (с доверительной вероятностью 0,8) и, с другой стороны, высокую помехоустойчивость - среднее время наработки на ложное срабатывание не менее 1000 ч при воздействии помеховых факторов. Ширина зоны отчуждения при максимальной длине зоны обнаружения (150 м) составляет: для группы людей - не более 1,5 м от оси зоны обнаружения; для транспорта - не более 2,5 м. Аналогичные РЛСО с рабочей частотой 10 ГГц, при длине зоны обнаружения в 150 м, как правило, имеют ширину зоны отчуждения не менее 5 м от оси зоны обнаружения.

Средство "Контур-М" позволяет обнаруживать нарушителя, передвигающегося в рост, согнувшись или ползком.

Для обнаружения ползущего нарушителя средство устанавливается на высоту 0,3-0,5 м для исключения "мертвых" зон вблизи блоков.

Для обнаружения нарушителя, передвигающегося в рост или согнувшись, средство рекомендуется устанавливать на высоту 0,7-1 м. Приемный и передающий блоки снабжены пленарными многоэлементными антеннами, имеющими разные размеры в вертикальной и горизонтальной плоскостях, которые формируют асимметричную в поперечном сечении чувствительную зону (относительно небольшой ширины) и минимизируют "мертвые" зоны вблизи блоков средства. При установке средства на рекомендуемую высоту "мертвые" зоны вблизи блоков отсутствуют, что позволяет устанавливать "Контур-М" на соседних участках практически без перекрытия зон обнаружения.

Допускается установка двух средств на одном участке (на общих стойках) на разной высоте для обнаружения ползущего нарушителя и передвигающегося в рост или согнувшись.

Адаптация к обстановке

Система защиты периметра включает в себя несколько рубежей - заграждения и технические средства защиты. При размещении РЛСО вблизи заграждений возможно изменение тактико-технических характеристик средства (снижение вероятности обнаружения нарушителя, образование "мертвых" зон и т.п.), так как при подобном размещении происходит искажение электромагнитного поля. Кроме того, на работоспособность радиолучевых средств обнаружения негативно влияют имеющиеся в зоне обнаружения неровности рельефа и наличие крупногабаритных объектов вблизи ее границ. Микропроцессорное устройство обработки сигналов позволяет адаптировать "Контур-М" к окружающей обстановке на объекте, оптимально настроить средство при его монтаже на расстоянии до 0,5 м от заграждения.

Выбирая одну из программ обработки сигналов с помощью десятипозиционного переключателя и делая пробные проходы в местах, имеющих сложный рельеф, или вблизи крупных объектов, "Контур-М" настраивается на высокую вероятность обнаружения во всех точках зоны обнаружения.

Широкий динамический диапазон автоматической регулировки позволяет адаптировать "Контур-М" к изменениям окружающей обстановки на охраняемом участке и к изменениям погодных и сезонных условии, что дает возможность исключить его дополнительную настройку в процессе эксплуатации.

Помимо указанных случаев, "Контур-М" вырабатывает сигнал срабатывания и при вскрытии приемного блока, имеющего элементы настройки.

Условия эксплуатации

Допускается использование РЛСО "Контур-М" вблизи линий электропередачи (ЛЭП).

По электромагнитной совместимости "Контур-М" соответствует требованиям ГОСТ Р 50746-2000 - для II группы исполнения по устойчивости к помехам, электромагнитной обстановке средней жесткости с критерием качества функционирования "В". Электропитание средства осуществляется от источника постоянного напряжения 10-30 В при энергопотреблении не более 1,3 Вт.

"Контур-М" сохраняет работоспособность при следующих условиях:

• диапазон рабочих температур от -50 до +55 °С;
• относительная влажность воздуха до 98% при температуре 25 °С;
• атмосферное давление до 60 кПа (450 мм рт.ст.);
• солнечное излучение с плотностью потока до1125 Вт/м;
• атмосферные осадки (дождь, снег) до 40 мм/ч, а также иней, роса и песчаные бури;
• скорость ветра в порывах до 30 м/с;
• расположение кроны деревьев не ближе 1,5 м от границы зоны обнаружения;
• высота травяного покрова и неровностей до 0,4 м;
• высота снежного покрова до 0,5 м.

Средство "Контур-М" построено на современной элементной базе и изготавливается с применением технологии поверхностного монтажа радиоэлементов, что повысило его надежность и существенно уменьшило габаритные размеры (170x115x50 мм).

Серийное производство РЛСО "Контур-М" начато во III квартале 2008 г.

Радиоволновые и радиолучевые средства обнаружения получили широкое распространение при защите периметров объектов и организации скрытых или маскируемых рубежей охраны в помещениях.

Различие между радиоволновыми и радиолучевыми средствами обнаружения состоит в способе формирования чувствительной зоны СО: РВСО использует ближнюю зону распространения радиоволн; РЛСО - дальнюю зону, т.е. более 100.

Чувствительная зона СО - это участок или объект, появление в котором объекта обнаружения вызывает возникновение полезного сигнала с уровнем, превышающим уровень шума или помехи.

Внутри зоны чувствительности располагается зона отчуждения

Это зона, появление в которой людей, техники или других объектов обнаружения может привести к превышению полезным сигналом порогового значения и выдаче СО сигнала "Тревога".

Внутри зоны отчуждения располагается зона обнаружения СО

Зона, где СО обеспечивает заданную вероятность обнаружения.

Вероятность обнаружения - это вероятность того, что СО выдаст обязательно сигнал "Тревога" при пересечении или вторжении в зону обнаружения нарушителя, в условиях и способами, оговоренными в нормативной документации. Как правило, зарубежные фирмы указывают в качестве вероятности обнаружения СО несмещенную оценку вероятности обнаружения:

где N,«; n - число испытаний по преодолению зоны обнаружения СО; М - число пропусков нарушителя.

Например, если при пересечении ЗО в количестве 100 раз не было пропусков нарушителя, т.е. СО выдало 100 раз сигнал "Тревога", то про это СО можно сказать, что его вероятность обнаружения составляет 0,99.

В отечественной практике под вероятностью обнаружения, как правило, понимается нижняя граница доверительного интервала, в котором с доверительной вероятностью лежит истинное значение вероятности обнаружения.

То есть под вероятностью обнаружения понимается величина

где Р* - среднее частотное значение вероятности обнаружения, определяемое выражением

Коэффициент Стьюдента для данного числа испытаний

и выбранной доверительной вероятности.

"Полезным" называют сигнал, возникающий на выходе чувствительного элемента при преодолении или вторжении в зону обнаружения нарушителя.

Другим важным параметром СО является частота ложных срабатываний Nne . определяемая выражением:

где Т лс - время наработки на ложное срабатывание.

Доверительный интервал для оценки средней наработки на ложное срабатывание задается граничными значениями и Т 2 , определяемыми из соотношений:

где Т исп - продолжительность испытаний; N - число испытываемых образцов;- нижняя оценка параметра распределения Пуассона;- верхняя оценка параметра распределения Пуассона.

Помеховым сигналом называется зависимость электрической величины от времени на выходе ЧЭ СО при воздействии на него возмущающих факторов любой природы, не связанных с вторжением или преодолением объектами обнаружения зоны обнаружения.

Возмущающим воздействием называется воздействие на ЧЭ СО, являющееся причиной возникновения помехи или искажающее форму полезного сигнала.

Примером возмущающего воздействия могут служить: порыв ветра, снег, дождь; кошки, собаки, перемещающиеся в чувствительной зоне; транспорт, перемещающийся вблизи 43, и др.

Флюктуационной помехой называют помеху, являющуюся непрерывным случайным процессом, описываемым своими многомерными функциями распределения.

Импульсной помехой называют помеху, представляющую собой случайную последовательность импульсов, описываемую моментами появления импульсов и их видом.

Причиной пропуска полезного сигнала является маскирующее действие помехи, полностью или частично компенсирующей полезный сигнал, либо отсутствие в полезном сигнале характерных признаков, позволяющих отличить его от помехового сигнала, что приводит к несрабатыванию СО.

При определении вероятности обнаружения СО, выпускаемых в больших объемах, могут применяться методики, использующие кроме доверительного интервала и доверительной вероятности риск заказчика и риск изготовителя. Например, по отечественной методике аналогичное СО будет иметь вероятность обнаружения не более 0,9.

В зависимости от принципа действия различают активные или пассивные РВСО и РЛСО.

Пассивные РВСО и РЛСО используют собственное излучение объекта обнаружения или вызываемое им изменение электромагнитных полей внешних источников.

Активные РВСО и РЛСО используют собственный источник ЭМП для формирования чувствительной зоны.

Различают одно- и двухпозиционные РВСО и РЛСО:

Однопозиционные имеют общий блок приемопередатчика;

Двухпозиционные имеют разнесенные блоки передатчика и приемника.

Пассивные РЛСО применяются для обнаружения нарушителей, имеющих собственное электромагнитное излучение.

Форма чувствительной зоны для пассивных РВСО определяется формой диаграммы направленности антенны. В первом случае она, как правило, круговая, а используемый диапазон лежит в пределах 10 Гц...10 ГГц. Во втором случае, как правило, чувствительная зона имеет лучевую форму и используются метровый и дециметровый диапазоны.

Активные однопозиционные РЛСО включают в себя:

Однопозиционную РЛС;

Нелинейный радиолокатор;

Однопозиционное микроволновое СО.

Однопозиционные РЛС метрового, дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов применяются для контроля территории, прилегающей к особо важным объектам, охраны береговой полосы, прибрежной зоны и ближней разведки в условиях боевых действий. Различают стационарные, мобильные и носимые РЛСО.

Нелинейный радиолокатор использует широкополосный сигнал специальной формы и предназначен для обнаружения человека за неподвижными физическими преградами и укрытиями.

Однопозиционные микроволновые СО используют для временного блокирования разрывов в заграждении, охраны объемов неотапливаемых помещений, входов в охраняемые здания, для перекрытия "мертвых зон" радиолучевых рубежей охраны периметров, организации скрытых рубежей блокирования в охраняемых помещениях.

Примечание: "Мертвой зоной" называется пространство между СО и 30 или разрывы в 30, где вероятность обнаружения меньше заданной.

Данные СО работают в дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах. Для обнаружения используется изменение расположения стоячих волн в охраняемом объеме при появлении объекта обнаружения, либо проявление эффекта Доплера при движении объекта обнаружения.

Двухпозиционные РЛСО работают в дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах и используются для блокирования периметров объектов, мест временного расположения войсковых подразделений, грузов и т.п. Полезный сигнал формируется за счет изменения объектом обнаружения сигнала связи на входе приемника.

Двухпозиционные РВСО работают в декаметровом, метровом и дециметровом диапазонах длин волн и используются для блокирования периметров объектов и организации скрытых рубежей охраны. В качестве антенных систем здесь применяются радиоизлу-чающие кабели, другое название - линия вытекающей волны, а также кусочно-ломаные двух- и однопроводные линии.

В данную классификацию не вошли некоторые СО, являющиеся комбинацией нескольких СО, и еще только разрабатываемые РЛСО с синтезированной апертурой.

Позволяют оборудовать скрытые или маскируемые рубежи охраны периметра.

Различие между радиоволновыми средствами обнаружения (РВСО) и радиолучевыми (РЛСО) состоит в способе формирования чувствительной зоны: РВСО использует ближнюю зону распространения радиоволн (менее 10 длин волн), а РЛСО – дальнюю зону (более 100 длин волн) (рис. 6.7).

а)	б)
Рис. 6.7. Внешний вид РВСО (а) и РЛСО (б)

В зависимости от принципа действия различают:

– пассивные РВСО и РЛСО используют собственное излучение объекта обнаружения или вызываемое им изменение электромагнитных полей (ЭМП) внешних источников (как правило, вещательных теле- и радиостанций).

– активные РВСО и РЛСО используют собственный источник ЭМП для формирования чувствительной зоны.

По конструкционному исполнению:

– однопозиционные имеют общий блок приемопередатчика (пассивные РВСО и РЛСО всегда являются однопозиционными);

– двухпозиционные имеют разнесенные блоки передатчика и приемника.

Форма чувствительной зоны для пассивных РВСО определяется формой диаграммы направленности антенны (рис. 6.8).

В первом случае она, как правило, круговая, а используемый диапазон 10 Гц…10 ГГц.

Во втором случае, как правило, чувствительная зона имеет лучевую форму и используются метровый и дециметровый диапазоны.

В РВСО в качестве чувствительных элементов используются кабели. На некотором расстоянии параллельно друг другу прокладываются два кабеля (две антенны) специальной конструкции (рис. 6.9). Зазоры между разреженными проводами «экрана» своеобразного коаксиального кабеля образуют щелевую антенну.

Один из кабелей служит передающей антенной, другой – приемной антенной. При возбуждении первой антенны высокочастотными колебаниями она начинает излучать электромагнитное поле, воспринимаемое второй антенной. При этом приемник, подключенный к приемной антенне, принимает сигнал. Если в окрестности двух антенн появляется тело определенного объема с диэлектрической и/или магнитной проницаемостью, отличной от проницаемости свободного пространства, электромагнитное поле, воспринимаемое приемной антенной, искажается (изменяются его амплитуда и фаза). Это изменение детектируется и анализируется приемником-анализатором. Если анализируемый сигнал превышает пороговое значение, формируется сигнал тревоги.

Во избежание образования мертвых зон кабели смежных зон охраны размещают с некоторым перекрытием (2…5 м) в продольном направлении.

РЛСО содержат передатчики и приемники с узконаправленными антеннами. Используемый диапазон частот обычно лежит в пределах 10…40 ГГц. Сечение радиолуча в горизонтальной (а) и вертикальной (б) плоскостях показано на рис. 6.10. Рабочей зоной радиолучевых систем считают зону на участке ВС. На участке АВ луч слишком узкий, и его можно обойти. На участке СD площадь поперечного сечения луча слишком велика по сравнению с площадью потенциального нарушителя, и обнаруживающая способность системы оказывается пониженной. В то же время наличие луча на достаточно протяженном участке CD за пределами рабочей зоны накладывает серьезные ограничения на минимальные размеры зоны отчуждения. При использовании одиночных совмещенных приемопередатчиков типа радиолокаторов зона отчуждения должна превышать размеры участка CD.