СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ НАРУШИТЕЛЯ ДЛЯ ОХРАНЫ ПЕРИМЕТРОВ
METHOD AND DEVICE FOR TRESPASSER DETECTION FOR SECURITY OF PERIMETRES

Изобретение относится к области тревожной сигнализации, а именно к способам и устройствам обнаружения нарушителей на территориях охраняемых периметров, строений или отдельных участков местности.
Известно многозональное устройство обнаружения, описанное в авторском свидетельстве №225255 (СССР) "Устройство для тревожной сигнализации" МКИ G08B 26/00, 1985 г. Устройство содержит центральный блок обработки сигналов и управления, соединенный с поочередно размещенными линейными передатчиками и приемниками с помощью адресной и сигнальной проводных линий. В состав линейных передатчиков и приемников входит адресный блок, подключенный к адресной проводной линии, выход адресного блока подключен в линейном передатчике к генератору высокой частоты с антенной, а в линейном приемнике - к управляющему входу ключа, вход которого подключен к детектору высокой частоты с антенной, а выход ключа подключен к сигнальной проводной линии. Дискретные зоны обнаружения формируются между соседними (смежными) антеннами передатчиков и приемников устройства, причем антенны расположены на некоторой высоте относительно грунта. Различные конфигурации радиосистем ближнего действия двухпозиционных радиоволновых устройств обнаружения подробно раскрыты в статье Ю.А.Оленина "Двухпозиционные радиосистемы обнаружения ближнего действия на основе высокочастотного рассеяния поля по направлению "вперед" (Журнал "Зарубежная радиоэлектроника" Успехи современной радиоэлектроники. - 2002. - №6. - С.3-26).
Сходными признаками предлагаемого изобретения и известного устройства являются: блок обработки и управления; приемник с антенной; передатчик с антенной; проводная линия, соединяющая поочередно размещенные по периметру передатчики и приемники; формирование множества дискретных зон обнаружения (многозональное устройство).
Существенным недостатком известного устройства является то, что зоны обнаружения формируются между антеннами, расположенными на некоторой высоте относительно грунта, что значительно снижает вероятностные характеристики обнаружения ползущего нарушителя и демаскирует рубеж охраны.
Этот недостаток частично решен в известной системе охранной мобильной по заявке №2004109407 на изобретение "Способ и устройство комбинированного обнаружения нарушителя и радиопередачи сигналов", МКИ G08B 26/00, 2004 г. В системе, с целью снижения влияния неоднородностей окружающей среды на работу двухпозиционного радиоволнового средства обнаружения, применено двойное (встречное) зондирование каждого участка в системе. Для этого все передатчики и все приемники заменены приемопередатчиками, которые могут передавать зондирующие импульсы и принимать их в обоих направлениях, кроме этого, они также обеспечивают двухсторонний радиообмен телеметрической информацией.
Сходными признаками настоящего способа обнаружения с предлагаемым изобретением являются: осуществление двойного (встречного) зондирования каждого участка; двухсторонний радиообмен телеметрической информацией.
Сходными признаками устройства обнаружения с предлагаемым изобретением являются приемопередатчики, подключенные к антенне и блоку обработки и управления.
Существенным недостатком известной системы является то, что зоны обнаружения также формируются между антеннами, расположенными на некоторой высоте относительно грунта, что снижает вероятностные характеристики обнаружения ползущего нарушителя и демаскирует рубеж охраны.
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются способ обнаружения нарушителей и устройство для его осуществления "Бином-2С" или "Бином-2П" ФГУП "СНПО "Элерон" (Россия), проспект "Элерон" "Средства и системы безопасности" 2005 г. Этот способ основан на размещении, как правило, на возвышенности в центре контролируемой области пространства (охраняемого периметра) дискретной (сосредоточенной) приемной антенны - это первая позиция в пространстве двухпозиционного радиоволнового средства обнаружения. Вдоль охраняемого периметра размещается две распределенные передающие антенны, образующие вторые распределенные позиции двухзонального двухпозиционного средства обнаружения, у которого зона обнаружения нарушителя формируется вокруг распределенных передающих антенн.
Устройство содержит: приемник, подключенный к дискретной (сосредоточенной) антенне, размещаемой, как правило, на возвышенности в центре охраняемого периметра (первая позиция в пространстве); два передатчика, подключенные к распределенной антенне, выполненной на основе кабеля вытекающей волны, расположены последовательно на периметре в/на грунте (две вторые распределенные позиции в пространстве); блок обработки полезного сигнала и управления средством, соединенный проводными линиями с приемником и передатчиками. У этого устройства двухзональная зона обнаружения нарушителя формируется над кабелями вытекающей волны.
Сходными признаками настоящего способа обнаружения с предлагаемым изобретением являются: размещение дискретной (сосредоточенной) антенны на возвышенности контролируемой области пространства (охраняемого периметра); размещение распределенных антенн вдоль охраняемого периметра; зоны обнаружения нарушителя, формируемые вдоль охраняемого периметра распределенными антеннами. Сходными признаками устройства обнаружения с предлагаемым являются: дискретная (сосредоточенная) антенна, соединенная с приемником; распределенные антенны, соединенные с передатчиками; блок обработки и управления, соединенный проводными линиями с приемником и передатчиками.
Основной недостаток упомянутых устройства и способа обнаружения - их недостаточная помехоустойчивость.
Целью настоящего изобретения является устранение упомянутых недостатков, а именно: повышение вероятностных характеристик обнаружения нарушителя, в том числе и ползущего; обеспечение визуальной маскируемости рубежа охраны.
Упомянутые технические задачи в настоящем изобретении решены следующим образом
L
L
L
Во-первых, тем, что предложен способ обнаружения нарушителя, пересекающего охраняемый периметр, при осуществлении которого на возвышенности в центре контролируемой области пространства размещают дискретную (сосредоточенную) антенну с центральным приемопередатчиком, вдоль охраняемого периметра в/на грунте/строении равномерно распределяют N периметровых приемопередатчиков, последовательно соединяют их проводной линией, по которой подают электропитание и транслируют низкочастотные телеметрические сообщения, причем отрезки периферийных проводных линий между периметровыми приемопередатчиками дополнительно используют в качестве плеч симметричных вибраторов антенн, излучающих и/или принимающих высокочастотное электромагнитное поле, зоны обнаружения, формируемые соседними периметровыми приемопередатчиками с образованными антеннами, пространственно смещают относительно друг друга со сдвигом фазы 90°, для чего расстояние между периметровыми приемопередатчиками соответственно и длина отрезков периферийных проводных линий, последовательно соединяющих их, должны быть равны L=(λ/2)×n+λ/4, где: λ - длина волны в среде распространения; значение множителя n=0, 1, 2 и т.д. определяется рядом натуральных чисел.
Во-вторых, тем что, устройство обнаружения нарушителя, пересекающего охраняемый периметр, содержащее дискретную антенну, подключенную к высокочастотному входу центрального приемопередатчика, первой проводной линией соединенного с блоком обработки и управления, который второй проводной линией соединен с последовательно соединенными периметровой проводной линией с N периметровыми приемопередатчиками, размещенными равномерно вдоль охраняемого периметра, причем центральный и каждый периметровый приемопередатчики содержат микропроцессор для организации двухстороннего обмена телеметрической информацией, формирования двунаправленных зон обнаружения и частичной обработки принятых полезных сигналов по обнаружению нарушителя, блок обработки и управления также содержит микропроцессор для конечной обработки полезных сигналов по обнаружению нарушителей, поступающих по первой и/или второй проводным линиям, и принятия решения о выдаче тревожного сообщения, а также управления и настройки работы устройства. В устройство перед периметровыми приемопередатчиками введено N высокочастотных развязывающе-согласующих устройств, которые первым вводом подключены к периметровому приемопередатчику, а вторым и третьим вводами последовательно соединены отрезками периметровой проводной линии, длина отрезков которых соответственно и расстояние между периметровыми приемопередатчиками равны
L
L
L
L
L
L
L
L
L=(λ/2)×n+λ/4. Они предназначены для обеспечения использования подключенных к ним отрезков периметровой проводной линии в качестве вибраторов симметричных антенн и одновременного согласования входного сопротивления образованной симметричной антенны с входным сопротивлением периметрового приемопередатчика. При этом для второй и периметровой проводных линий, имеющих две симметричные жилы, развязывающе-согласующее устройство содержит четыре развязывающих двухполюсника по низкой частоте и четыре развязывающих двухполюсника по высокой частоте, первые два двухполюсника низкой частоты соответственно соединяют первую и вторую шины второго и третьего вводов развязывающе-согласующего устройства, третий двухполюсник низкой частоты соединяет первую шину второго ввода развязывающе-согласующего устройства с первой шиной питания периметрового приемопередатчика через первый ввод развязывающе-согласующего устройства, четвертый двухполюсник низкой частоты соединяет вторую шину третьего ввода развязывающе-согласующего устройства со второй шиной питания периметрового приемопередатчика через первый ввод развязывающе-согласующего устройства, первый и второй двухполюсники высокой частоты соответственно соединяют первую и вторую шины второго ввода развязывающе-согласующего устройства с третьим сигнальным вводом периметрового приемопередатчика через первый ввод развязывающе-согласующего устройства, третий и четвертый двухполюсники высокой частоты соответственно соединяют первую и вторую шины третьего ввода развязывающе-согласующего устройства с четвертым сигнальным вводом периметрового приемопередатчика через первый ввод развязывающе-согласующего устройства, при этом вторая проводная линия, идущая непосредственно от блока обработки и управления, соединяется с первой и второй шинами питания первого периметрового приемопередатчика, а второй ввод развязывающе-согласующего устройства N-го периметрового приемопередатчика соединен отрезком периметровой проводной линии с третьим вводом развязывающе-согласующего устройства первого периметрового приемопередатчика, таким образом формируется замкнутый периметр с равномерной чувствительностью и непрерывной зоной обнаружения. Следует отметить, что: а) назначение развязывающего двухполюсника низкой частоты - это передача без затухания сигналов низкой частоты, в нашем случае передача без потерь постоянного тока электропитания для периметрового приемопередатчика (т.е. короткое замыкание цепи по постоянному току), а на высоких частотах обеспечение затухания сигнала - это подавление несущей частоты приемопередатчика (т.е. разрыв цепи на высокой частоте). Соответственно развязывающий двухполюсник высокой частоты передает без затухания сигналы высокой частоты для периметрового приемопередатчика, а на низкой частоте обеспечение затухания сигнала - это разрыв цепи по постоянному току; б) такое включение развязывающе-согласующего устройства позволит использовать полученные из непрерывной по постоянному току периметровой проводной линии на высокой частоте (рабочей частоте периметрового приемопередатчика) отрезки симметричной двухжильной проводной линии в качестве вибраторов для симметричных антенн, причем каждый вибратор с обоих концов подключен через развязывающе-согласующее устройство к соседним (смежным) периметровым приемопередатчикам. Техническое решение применения нескольких изолированных проводников в качестве плеча симметричного вибратора используется в вибраторах Надененко (М.С.Жук, Ю.Б.Молочков, Проектирование антенно-фидерных устройств, Изд. "Энергия", 1966 г.). Это решение, кроме этого, позволяет расширить частотный диапазон вибратора; в) выравнивание чувствительности вдоль периметра в устройстве достигается за счет пространственного смещения относительно друг друга по фазе на 90° соседних (смежных) зон обнаружения. То есть, если у соседних зон обнаружения пучности и узлы чувствительности коррелированны с пучностями и узлами синусоидального распределения высокочастотного тока вдоль вибратора (X.Мейнке и Ф.Гундлах "Радиотехнический справочник". Госэнергоиздат, 1960 г.), то необходимо длину вибратора выбирать такой, чтобы сдвиг фаз распределения высокочастотных токов, генерируемых (принимаемых) двумя соседними периметровыми приемопередатчиками, подключенными с противоположных концов вибратора, был равен 90°. Сдвиг фазы на 90° можно получить, если длина отрезков второй проводной линии между периметровыми приемопередатчиками будет равна L=(λ/2)×n+λ/4. Тогда при любом значении множителя n, состоящего из ряда натуральных чисел, наводимые с противоположных концов синусоиды на длине отрезка L=(λ/2)×n+λ/4 будут сдвинуты между собою по фазе на 90°. Таким образом, если все периметровые приемопередатчики через развязывающе-согласующие устройства будут последовательно соединены отрезками периметровых проводных линий, имеющих длину L=(λ/2)×n+λ/4, тогда будет обеспечен сдвиг по фазе на 90° синусоидального распределения высокочастотного тока, наводимого с обеих сторон отрезков периметровых проводных линий для любой пары встречно подключенных периметровых приемопередатчиков. Соответственно, такая длина отрезков периметровых проводных линий обеспечивает сдвиг по фазе на 90° между соседними (смежными) зонами обнаружения. Все N периметровых приемопередатчиков с подключенными к ним через развязывающе-согласующие устройства отрезки периметровых проводных линий формируют N вторых распределенных позиций в пространстве, образующих, таким образом, многозональное радиоволновое двухпозиционное средство обнаружения. В этом средстве обнаружения формируются накладывающиеся друг на друга со сдвигом фазы 90° N зон обнаружения, обеспечивающих создание равномерной по чувствительности и непрерывной зоны обнаружения вдоль охраняемого периметра; г) для увеличения вероятностных характеристик обнаружения ползущего нарушителя и обеспечения визуальной маскируемости линейной части устройства возможно размещение отрезков периметровых проводных линий с периметровыми приемопередатчиками в грунте на глубине от 50 мм до 1000 мм или на грунте, что обеспечит максимальный контакт ползущего нарушителя с линейной частью устройства и обеспечит ее маскируемость. Принципы формирования потока электромагнитной энергии для антенн, помещенных в материальную среду подробно раскрыто в кн.: Р.Кинг, Г.Смит. Антенны в материальных средах В 2-х книгах. Перевод с английского под ред. д-ра техн. наук В.В.Штейншлейгера. М.: Мир, 1984 г.). В ней указано, что антенны, выполненные в виде тонкого изолированного провода и работающие в различных материальных средах, в том числе в земле или воде, имеют распределение высокочастотного тока вдоль антенны, весьма близкое к синусоидальному. Таким образом, предлагаемый способ повышения надежности обнаружения нарушителя за счет выравнивания чувствительности (сдвига по фазе на 90°) вдоль охраняемого периметра распространяется и для антенн, помещенных в/на грунт; д) для блокирования верхней части строений (зданий или заграждений) посредством создания козырькового рубежа охраны, отрезки периметровых проводных линий и периметровые приемопередатчики рекомендуется размещать в диэлектрической трубе на/над поверхностями строений.
Способ и работа устройства согласно настоящему изобретению поясняются Фиг.1…Фиг.5
На Фиг.1а и 1б представлена пространственная схема устройства охраны периметра, где для облегчения рассмотрения работы устройства, приведено не N периметровых приемопередающих модулей, а всего четыре, т.е. N=4. На фиг.1а приведен вид сверху охраняемого периметра, а на фиг.1б приведен вид участка периметра в разрезе и обозначены: дискретная антенна - 1; центральный приемопередатчик - 2; первая проводная линия - 3; блок обработки и управления - 4; вторая проводная линия - 5; периметровые приемопередающие модули №1…4 - 6; отрезки периметровой проводной линии - 7; грунт (земля) - 8; заграждение периметра - 9; двухсторонние каналы радиосвязи №1…4 - 10; зона обнаружения - 11.
На Фиг.2 представлены варианты схем периметрового приемопередающего модуля 6 №1, который отличается от остальных периметровых приемопередающих модулей 6 только наличием дополнительного первого ввода для второй проводной линии 5 от блока обработки и управления 4, и обозначены: вторая проводная линия - 5; периметровый приемопередающий модуль №1 - 6 №1; отрезки периметровой проводной линии - 7; высокочастотное развязывающе-согласующее устройство - 12; периметровый приемопередатчик - 13; первый развязывающий двухполюсник по низкой частоте - 14; второй двухполюсник низкой частоты - 15; третий двухполюсник низкой частоты - 16; четвертый двухполюсник низкой частоты - 17; первый развязывающий двухполюсник по высокой частоте - 18; второй двухполюсник высокой частоты - 19; третий двухполюсник высокой частоты - 20; четвертый двухполюсник высокой частоты - 21; согласующий трансформатор - 22.
На Фиг.3а и 3б иллюстрируется способ выравнивания чувствительности зоны обнаружения вдоль блокируемого рубежа. На фиг.3а представлены эпюры способа выравнивания распределения высокочастотного тока вдоль плеч симметричных вибраторов антенн, которые образованы отрезками периметровой проводной линии 7, и обозначено: периметровые приемопередающие модули №2, 3 и 4 - 6 №2, 3 и 4; отрезки периметровой проводной линии - 7; синусоидальное распределение высокочастотного тока вдоль отрезков периметровой проводной линии 7, наводимого для периметрового приемопередающего модуля №2, - 23; синусоидальное распределение высокочастотного тока вдоль отрезков периметровой проводной линии 7, наводимого для периметрового приемопередающего модуля №3, - 24; синусоидальное распределение высокочастотного тока вдоль отрезков периметровой проводной линии 7, наводимого для периметрового приемопередающего модуля №4, - 25. На эпюре а) представлено распределение пучностей и узлов высокочастотных токов 23. 24 и 25 на отрезках периметровых проводных линий 7 для периметровых приемопередающих модулей 6 №2, 3 и 4 соответственно. На эпюре б) отрицательные пучности тока перенесены на сторону положительных пучностей тока. На эпюре в) представлена огибающая положительных и отрицательных пучностей тока, изображенных на эпюре б). На фиг.3б представлен пример распределения высокочастотных токов, в частности 23, 24, 25, вдоль отрезков периметровой проводной линии 7, для варианта устройства охраны периметров, представленного на фиг.1а, и обозначено: дискретная антенна - 1; центральный приемопередатчик - 2; первая проводная линия - 3; блок обработки и управления - 4; вторая проводная линия - 5; периметровые приемопередающие модули №1…4 - 6 №1…4; отрезки периметровой проводной линии - 7; синусоидальное распределение высокочастотного тока вдоль отрезков периметровой проводной линии 7, наводимого для периметрового приемопередающего модуля №2, - 23; синусоидальное распределение высокочастотного тока вдоль отрезков периметровой проводной линии 7, наводимого для периметрового приемопередающего модуля №3, - 24; синусоидальное распределение высокочастотного тока вдоль отрезков периметровой проводной линии 7, наводимого для периметрового приемопередающего модуля №4, - 25; три траектории движения нарушителя - 26 №1, №2 и №3.
На Фиг.4 представлен пример варианта использования предлагаемого устройства для охраны створа транспортных ворот и обозначены: периметровые приемопередающие модули №1…4 - 6 №1…4; отрезки периметровой проводной линии - 7; заграждение - 9; контрольно-пропускной пункт (проходная) - 27; дорога - 28; ворота - 29.
На Фиг.5 представлен пример варианта использования предлагаемого устройства для охраны верха строений (зданий, заграждений и т.п.) посредством создания козырькового рубежа охраны от проникновения нарушителя и обозначены: дискретная антенна - 1; центральный приемопередатчик - 2; первая проводная линия - 3; блок обработки и управления - 4; вторая проводная линия - 5; периметровые приемопередающие модули №1…8 - 6 №1…8; отрезки периметровой проводной линии - 7; зона обнаружения - 11; верхний торец строения (периметр крыши строения) - 30; труба диэлектрическая - 31.
L
L
Сущность предлагаемого в настоящем изобретении способа заключается в следующем (Фиг.1а и 1б). В центре контролируемой области пространства (периметра) на возвышенности устанавливаются дискретная антенна 1, подключенная к высокочастотному сигнальному вводу центрального приемопередатчика 2, которые образуют первую позицию двухстороннего канала радиосвязи 10. Центральный приемопередатчик 2 первой проводной линией 3 соединен с блоком обработки и управления 4. По проводной линии 3 происходит двухсторонний обмен телеметрической информацией между центральным приемопередатчиком 2 и блоком обработки и управления 4, а также подается электропитание от блока обработки и управления 4 на центральный приемопередатчик 2. Электропитание от блока обработки и управления 4 по двухжильной второй проводной линии 5 через первый ввод периметрового приемопередающего модуля 6 №1 подается на первый и второй вводы периметрового приемопередатчика 13 (Фиг.2), далее со второго и третьего вводов периметрового приемопередающего модуля 6 №1 (Фиг.1а) отрезками двухжильных периметровых проводных линий 7 последовательно подается на остальные периметровые приемопередающие модули 6 №2…4 через их вторые и третьи вводы. Следует отметить, что периметровый приемопередающий модуль 6 №4 также соединен с периметровым приемопередающим модулем 6 №1 отрезком проводной линии 7, образуя таким образом замкнутый контур электропитания. Ранее указывалось, что длина отрезков периметровых проводных линий 7 должна быть равна L=(λ/2)×n+λ/4. периметровые приемопередающие модули 6 №1…4 и отрезки периметровой проводной линии 7 размещаются в/на грунте 8 (Фиг.1б) вдоль периметра заграждения (охраняемого рубежа) 9. Каждый периметровый приемопередающий модуль 6 (например, периметровый приемопередающий модуль 6 №4) с подключенными к нему двумя отрезками периметровой проводной линии 7, выполняющими функцию плеч симметричного вибратора его антенны, образуют множество N (для Фиг.1а N=4) вторых распределенных позиций двухсторонних каналов радиосвязи 10 №1…4, по которым происходит обмен телеметрической информацией в обоих направлениях и формируется, в виде вытянутого эллипсоида, зона обнаружения 11 (Фиг.1б) многозонального двухпозиционного радиоволнового средства обнаружения, которая охватывает отрезки периметровой проводной линии 7 и направлена в сторону дискретной антенны 1.
На Фиг.2а, б, в представлены функциональные схемы периметрового приемопередающего модуля 6 №1 с различными вариантами схем развязывающе-согласующего устройства 12, обеспечивающего подключение периметрового приемопередатчика 13 к двухжильной проводной линии 5 и двум отрезкам симметричной двухжильной периметровой проводной линии 7. На фиг.2а представлен вариант функциональной схемы развязывающе-согласующего устройства 12, обеспечивающий симметричным двухжильным отрезкам периметровой проводной линии 7 одновременное выполнение двух основных функций - плеч симметричного вибратора антенн и пропускание постоянного электрического тока для электропитания остальных периметровых приемопередающих модулей 6. Для этого развязывающе-согласующее устройство 12 должно содержать четыре развязывающих двухполюсника низкой частоты 14…17 и четыре развязывающих двухполюсника высокой частоты 18…21. Двухполюсники низкой частоты 14 и 15 соединяют обе жилы двух отрезков периметровых проводных линий 7, подключенных ко второму и третьему вводам периметрового приемопередающего модуля 6 №1 соответственно и к развязывающе-согласующему устройству 12, обеспечивая таким образом непрерывность линии питания из отрезков периметровых проводных линий 7 по постоянному току для подачи электропитания остальным периметровым приемопередающим модулям 6 №2, 3 и 4 (Фиг.1а). Третий двухполюсник низкой частоты 16 соединяет первую шину второго ввода развязывающе-согласующего устройства 12 с первым вводом электропитания периметрового приемопередатчика 13 через первый ввод развязывающе-согласующего устройства 12 и с первой шиной первого ввода периметрового приемопередающего модуля 6 №1, четвертый двухполюсник низкой частоты 17 соединяет вторую шину третьего ввода развязывающе-согласующего устройства 12 со вторым вводом электропитания периметрового приемопередатчика 13 через первый ввод развязывающе-согласующего устройства 12 и со второй шиной первого ввода периметрового приемопередающего модуля 6 №1, соединяя таким образом две шины первого ввода периметрового приемопередающего модуля 6 №1 с двумя шинами второго и третьего вводов по постоянному току. Первый и второй двухполюсники высокой частоты 18, 19 соединяют соответственно первую и вторую изолированные жилы отрезка периметровой проводной линии 7, подключенного ко второму вводу развязывающе-согласующего устройства 12, с третьим сигнальным вводом периметрового приемопередатчика 13 через первый ввод развязывающе-согласующего устройства 12. Третий и четвертый двухполюсники высокой частоты 20, 21 соединяют соответственно первую и вторую изолированные жилы отрезка периметровой проводной линии 7, подключенного к третьему вводу развязывающе-согласующего устройства 12, с четвертым сигнальным вводом периметрового приемопередатчика 13 через первый ввод развязывающе-согласующего устройства 12. Таким образом, электропитание периметрового приемопередающего модуля 6 №1 осуществляется непосредственно от блока обработки и управления 4 по второй проводной линии 5, которая подключена через первый ввод периметрового приемопередающего модуля 6 №1 ко второму и третьему вводам электропитания периметрового приемопередатчика 13 (см. фиг.1а и фиг.2а), электропитание остальных периметровых приемопередающих модулей 6 №2, 3 и 4 осуществляется по двухжильным отрезкам периметровых проводных линий 7 через двухполюсники низкой частоты 14…17 развязывающе-согласующего устройства 12. При этом второй ввод периметрового приемопередающего модуля 6 №4 (Фиг.1а) соединен отрезком периметровой проводной линии 7 с третьим вводом периметрового приемопередающего модуля 6 №1, что создает замкнутое кольцо электропитания всех периметровых приемопередающих модулей 6, повышая таким образом надежность их электропитания. Кроме этого, во всех периметровых приемопередающих модулях 6 третий и четвертый высокочастотные вводы периметрового приемопередатчика 13 (Фиг.2а) через двухполюсники высокой частоты 18…21 соответственно соединены с обеими жилами двух отрезков периметровых проводных линий 7, подключенных ко второму и третьему вводам развязывающе-согласующего устройства 12 для выполнения функции вибраторов антенны. Таким образом, у всех периметровых приемопередающих модулей 6 №1…4 (Фиг.1а) ко второму и третьему вводам подключены отрезки периметровой проводной линии 7, выполняющие функцию плеч симметричного вибратора, которые образуют замкнутый рубеж охраны с непрерывной зоной обнаружения 11 вдоль заграждения 9. Простейшую реализацию развязывающих двухполюсников низкой частоты и двухполюсников высокой частоты для постоянного тока и несущей частоты приемопередатчика (это десятки мегагерц) можно получить [6] посредством следующих замещений: вместо двухполюсников низкой частоты - высокочастотный дроссель; вместо двухполюсника высокой частоты - высокочастотный конденсатор. Поэтому схемы, представленные на фиг.2а и 2б, практически идентичны. Различие в них заключается в том, что двухполюсники низкой частоты 14…17 заменены на высокочастотные дроссели 14…17, а двухполюсники высокой частоты 18…21 заменены на высокочастотные конденсаторы 18…21. Подбором индуктивностей 14, 15 и емкостей 18…21 возможно согласование входного сопротивления сигнального ввода периметрового приемопередатчика 13 с входным сопротивлением симметричного вибратора, образованного отрезками периметровой проводной линии 7, подключенными ко второму и третьему вводам периметрового приемопередающего модуля 6. Возможны варианты реализации предлагаемого устройства охраны, в котором отрезки периметровой проводной линии 7 дополнительно будут транслировать телеметрическую информацию между N (всеми) периметровыми приемопередающими модулями 6 и блоком обработки и управления 4, тогда проводная линия 7 может иметь более двух изолированных жил или в качестве отрезков периметровой проводной линии 7 будет использоваться не симметричный провод, а, например, каоксиальный кабель. Естественно, в этих случаях реализация схем развязывающе-согласующего устройства 12 и возможно периметровых приемопередающих модулей 6 будет иной. На фиг.2в представлен один из возможных вариантов реализации развязывающе-согласующего устройства 12 для симметричной двухжильной проводной линии. Для обеспечения лучшего высокочастотного согласования входного сопротивления симметиричного вибратора, образованного двумя отрезками периметровых проводных линий 7, с входным сопротивлением периметрового приемопередатчика 13, а также симметричной запитки этих вибраторов в схему введен согласующий трансформатор 22 [5, 6], который одновременно выполняет функции двухполюсников низкой частоты 14, 15 и двухполюсников высокой частоты 18…21.
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
Выравнивание распределения пучностей высокочастотного тока вдоль отрезков периметровой проводной линии 7 Фиг.1 предлагается провести за счет их запитки с противоположных концов со сдвигом фазы π/4=90°, для этого все отрезки периметровой проводной линии 7 должны иметь длину L=(λ/2)×n+λ/4. Для обеспечения наглядности объяснения способа выравнивания зоны обнаружения 11 вдоль охраняемого рубежа введены следующие упрощения (Фиг.3а): периметровые приемопередающие модули 6 №2, 3 и 4 вытянуты (размещены) в одну прямую линию; длина отрезков периметровой проводной линии 7 определяется из условия, что n=2, соответственно L=(λ/2)×n+λ/4=(λ/2)×2+λ/4=5/4λ; эпюры распределения высокочастотного тока вдоль периметровой проводной линии 7 описываются синусоидой и представлены из условия, что антенна не нагружена, - в этом случае на ее концах и на расстояниях, кратных полуволне от них, имеются узлы тока [5, 6]; амплитуда тока не убывает от места запитки к концу (вдоль) отрезка периметровой проводной линии 7, так как имеются эффективные способы ее снижения за счет уменьшения множителя n и помещения отрезка периметровой проводной линии 7 в диэлектрический стержень или трубу значительных размеров [7]. Такие упрощения не приведут к существенному изменению физического принципа выравнивания чувствительности зоны обнаружения 11 (Фиг.1б), так как любое синусоидальное распределение тока вдоль отрезков периметровой проводной линии 7, сдвинутое по фазе на π/4 (90°) (этот сдвиг определяется слагаемым λ/4 длины отрезка L), приведет к подобному выравниванию распределеня токов вдоль отрезков периметровой проводной линии 7, приведенных на фиг.3а. На эпюре а) представлено распределение высокочастотных токов 23, 24 и 25 вдоль отрезков периметровой проводной линии 7, выполняющих функцию плеч симметричного вибратора для периметровых приемопередающих модулей 6 №2, 3 и 4 (обозначенных на эпюре в)) соответственно. На эпюре б) отрицательные амплитуды токов перенесены на сторону размещения положительных токов. Этот перенос наглядно демонстрирует, как выравнивается огибающая распределения амплитуды тока вдоль отрезков периметровых проводных линий 7, подключенных с обеих сторон к периметровым приемопередающим модулям 6. На эпюре в) выделена сама огибающая амплитуд распределения токов, из которой видно, что распределение амплитуд тока на двух отрезках периметровой проводной линии 7, расположенных между периметровыми приемопередающими модулями 6 №2, №3 и №4, значительно равномерней, чем распределение токов на оставшихся первом и последнем отрезках периметровых проводных линий 7. Таким образом, там, где к отрезку периметровой проводной линии 7 длиною L=(λ/2)×n+λ/4 с обоих концов подключены периметровые приемопередающие модули 6, разница между максимальной и минимальной амплитудами полезного сигнала на одном из двух периметровых приемопередающих модулей 6 значительно сократится.
На фиг.3б представлено распределение высокочастотного тока вдоль отрезков периметровых проводных линий 7 на примере варианта устройства охраны периметров, представленного на Фиг.1а, и три (№1, №2 и №3) характерные (показательные) траектории движения нарушителя 26 через участок охраняемого рубежа, образованного отрезком периметровой проводной линии 7, подключенной к периметровым приемопередающим модулям 6 №2 и №3. Из чертежа видно, что распределение высокочастотного тока аналогично распределению токов, представленных на эпюре а) фиг.3а. Соответственно выравнивание распределения амплитуд токов вдоль отрезков периметровых проводных линий 7 будет аналогичным представленному на эпюрах б) и в) фиг.3а. Траектория движения нарушителя 26 №1 пересекает максимум пучности тока 24, наводимого периметровым приемопередающим модулем 6 №3, и узел (минимум) тока 23, наводимого периметровым приемопередающим модулем 6 №2, соответственно будет максимальная амплитуда полезного сигнала по периметровому приемопередающему модулю 6 №3 и минимальная амплитуда полезного сигнала по периметровому приемопередающему модулю 6 №2. Траектория движения нарушителя 26 №2 пересекает максимум пучности тока 23, наводимого периметровым приемопередающим модулем 6 №2, и узел (минимум) тока 24, наводимого периметровым приемопередающим модулем 6 №3, соответственно будет максимальная амплитуда полезного сигнала по периметровому приемопередающему модулю 6 №2 и минимальная амплитуда полезного сигнала по периметровому приемопередающему модулю 6 №3. Траектория движения нарушителя 26 №3 пересекает точку пересечения пучностей токов 23 и 24, наводимых периметровым приемопередающим модулем 6 №2 и периметровым приемопередающим модулем 6 №3, соответственно полезные сигналы будут иметь одинаковую (по обоим периметровым приемопередающим модулям 6 №2 и №3) минимальную амплитуду полезного сигнала, которая равна минимальному значению амплитуды огибающей, представленной на эпюре в) Фиг.3а. Амплитуда полезного сигнала по одному из периметровых приемопередающих модулей 6 №2 или №3 при пересечении нарушителем 26 в любом другом месте отрезка периметровой проводной линии 7 будет не больше амплитуд, полученных при пересечении нарушителями 26 №1 или №2, но не меньше амплитуды при пересечении нарушителем 26 №3. Следует отметить, что вероятностные характеристики обнаружения нарушителя 26 в предлагаемом устройстве будут выше, если будет проводиться суммирование по модулю размахов (максимумов) амплитуд полезных сигналов, поступающих с обоих периметровых приемопередающих модулей 6, подключенных к противоположным концам отрезка периметровой проводной линии 7, над которым он движется.
Предлагаемым устройством охраны периметров возможно блокировать прямолинейные или любой другой формы рубежи охраны. На Фиг.4 представлен пример варианта блокирования створа транспортных ворот. С целью исключения влияния качания (открывания или закрывания) створок ворот 29 на работу устройства, которое может привести к его ложному срабатыванию, линейная часть (периметровые приемопередающие модули 6 №2 и №3 и отрезки периметровой проводных линий 7, подходящие к ним) удалена от транспортных ворот 29. Дискретную антенну 1 с центральным приемопередатчиком 2 возможно разместить на крыше проходной 27, в помещении проходной 27 возможно размещение блока обработки и управления 4, который второй проводной линией 5 подключен к периметровому приемопередающему модулю 6 №1. Для этого варианта блокирования створа ворот 29 непрерывная и равномерная по чувствительности зона обнаружения 11 будет образована отрезками периметровых проводных линий 7, расположенными между периметровыми приемопередающими модулями 6 №1…4. Два отрезка периметровой проводной линии 7, которые подключены только к одному периметровому приемопередающему модулю 6 (периметровые приемопередающие модули 6 №1 и №4), будут иметь неравномерную чувствительность. Поэтому если заграждение 9 охраняется другим средством охраны, то для обеспечения непрерывности рубежа охраны рекомендуется периметровые приемопередающие модули 6 №1 и №4 разместить рядом с заграждением 9. Предлагаемым устройством возможно продолжить блокирование заграждения 9, если вдоль него дополнительно разместить периметровые приемопередающие модули 6 №5…№N по обе стороны ворот, соединяя их отрезками периметровых проводных линий 7. В принципе, если необходимо блокировать верх заграждения 9 или другого строения, допускается дополнительные периметровые приемопередающие модули 6 и отрезки периметровых проводных линий 7 разместить на их поверхности. Тогда это устройство будет обнаруживать перелезающего через заграждение 9 или строение нарушителя 26.
Для обеспечения непрерывности замкнутого рубежа охраны не обязательно первый периметровый приемопередающий модуль 6 №1 (Фиг.1а) и последний периметровый приемопередающий модуль 6 №N соединять отрезком периметровой проводной линии 7. Для этого периметровую проводную линию 7, которая подключена к второму вводу периметрового приемопередающего модуля 6 №1, и периметровую проводную линию 7, подключенную к первому вводу периметрового приемопередающего модуля 6 №N, необходимо совместить (разместить внахлест) таким образом, чтобы их концы находились у периметровых приемопередающих модулей 6, к которым они не подключены. Следует отметить, что возможны ситуации, когда, блокируя рубеж охраны, один или несколько периметровых приемопередающих модулей 6 с периметровыми проводными линиями 7 могут оказаться вне зоны прямой видимости антенны 1 (Фиг.1) и окажутся в области радиотени. Это недопустимо, так как сигналообразование этих участков будет "зашумлено" наложением множества переотраженных электромагнитных волн. Для устранения нежелательного явления возможно дополнительное подключение к блоку обработки и управления 4 одного или нескольких центральных приемопередатчиков 2 с антенной 1, которые также необходимо разместить на возвышенности и в зоне прямой видимости ранее радиозатененных периметровых приемопередающих модулей 6 с периметровыми проводными линиями 7. Естественно, дополнительным центральным приемопередатчикам 2 необходимо делегировать создание каналов радиосвязи 10 и зон обнаружения 11 с ранее радиозатененными периметровыми приемопередающими модулями 6.
На Фиг.5 представлен пример варианта использования предлагаемого устройства для охраны верха строений (зданий, заграждений и т.п.) посредством формирования козырькового рубежа охраны вдоль верхнего торца 30 строения (например, периметра крыши здания). Для этого вдоль верхнего торца 30 строения в диэлектрической трубе 31 (см. выноску Фиг.5) проложены отрезки периметровых проводных линий 7 с периметровыми приемопередающими модулями №1…8. Диэлектрическая труба 31 предназначена для снижения воздействия окружающей среды (дождь, мокрый снег, растительность, птицы и т.д.) на линейную часть второй позиции устройства, состоящей из антенн, образованных отрезками периметровых проводных линий 7 и периметровыми приемопередающими модулями 6. Это должно повысить помехоустойчивость устройства и устранить воздействие солнечной радиации непосредственно на периметровые проводные линии 7 и периметровыые приемопередающие модули 6. В центре верхней части строения, на возвышенности, размещены антенна 1 с центральным приемопередатчиком 2, соединенным проводной линией 3 с блоком обработки и управления 4, который проводной линией 5 подключен к периметровому приемопередающему модулю 6 №1. Непрерывная и равномерная по чувствительности зона обнаружения 11 формируется вдоль отрезков периметровых проводных линий 7 с периметровыми приемопередающеми модулями №1…8, образуя непрерывный рубеж охраны вдоль торца 30 строения. В разрезе (см. выноску Фиг.5) зона обнаружения 11 представлена в виде вытянутого в сторону антенны 1 эллипсоида. Поднимающийся на верх строения или спускающийся вниз нарушитель вынужден преодолевать верхний торец 30 строения и сформированную зону обнаружения 11.
Принцип действия устройства охраны периметра, реализующего предложенный и выше описанный нами способ обнаружения, поясняется Фиг.1…Фиг.3.
L
L
L
L
L
В центре периметра 9 (Фиг.1), окружающего охраняемый объект (строение), на возвышенности (строении, мачте и т.п.) размещена дискретная (сосредоточенная) антенна 1, подключенная к высокочастотному вводу центрального приемопередатчика 2, это первая позиция в пространстве радиоволнового многозонального двухпозиционного средства обнаружения. Центральный приемопередатчик 2 первой проводной линией 3 соединен с блоком обработки и управления 4. По проводной линии 3 подается электропитание от блока обработки и управления 4 на центральный приемопередатчик 2 и происходит двухсторонний обмен телеметрической информацией между ними. От блока обработки и управления 4 напряжение постоянного тока также подается по второй двухжильной проводной линии 5 на N (для варианта на Фиг.1а N=4) периметровых приемопередающих модулей 6, последовательно соединенных двухжильными отрезками периметровых проводных линий 7 и размещенных в/на грунте (земле) 8 равномерно вдоль охраняемого периметра 9. При этом расстояние между периметровыми приемопередающими модулями 6 равно L=(λ/2)×nλ/4, где λ - длина волны в среде распространения; множитель n может принимать значения из ряда натуральных чисел, начиная с нуля n=0, 1, 2 и т.д. (для варианта, представленного на Фиг.3б, n=2). Каждый периметровый приемопередающий модуль 6 (Фиг.2) содержит последовательно соединенные развязывающе-согласующее устройство 12 и периметровый приемопередатчик 13. Как мы описывали выше, основное назначение развязывающе-согласующего устройства 12 - это, во-первых, обеспечение электропитанием постоянного тока всех периметровых приемопередатчиков 13, расположенных в периметровых приемопередающих модулях 6 №1…№4, с помощью второй проводной линии 5 и отрезков периметровых проводных линий 7; во-вторых, создание из отрезков симметричных двухжильных периметровых проводных линий 7, имеющих соответственно длину L=(λ/2)×n+λ/4 и изолированных по высокой частоте (рабочей частоте периметрового приемопередатчика 13) друг от друга, вибраторов симметричной антенны. Таким образом, каждый периметровый приемопередающий модуль 6 №1…№4 имеет два вибратора симметричной антенны, подключенных через развязывающе-согласующее устройство к периметровому приемопередатчику 13. В свою очередь, они образуют с дискретной антенной 1 (Фиг.1) и центральным приемопередатчиком 2, N (4) двухсторонних каналов радиосвязи 10 №1…№4, создавая, таким образом, N (4) вторых распределенных позиций в пространстве радиоволнового многозонального двухпозиционного средства обнаружения.
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
Способ формирования равномерной по чувствительности зоны обнаружения 11 (Фиг.1) нарушителя, пересекающего охраняемый периметр, заключается в следующем (Фиг.3а). Ранее было указано, что в изолированных проводниках, помещенных в материальную среду (грунт, вода и т.д.), распределение высокочастотного тока вдоль него происходит по синусоидальному закону. Если взять отрезки периметровых проводных линий 7 длиной L=(λ/2)×n+λ/4 и с обоих концов подключить к периметровым приемопередающим модулям 6 (допустим, периметровым приемопередающим модулям 6 №2, №3 и №4) эпюра в), работающим допустим, в режиме передатчика, то генерируемые ими высокочастотные сигналы будут иметь синусоидальное распределение токов 23, 24 и 25 эпюра а), имеющих между собою сдвиг по фазе, равный 90°. Этот сдвиг по фазе определяется условием длины вибратора L=(λ/2)×n+λ/4. В зависимости от решаемых тактических задач устройством обнаружения, выбранной рабочей длины волны (А), а также места и способа разворачивания периферийной линии (в/на грунте/строении) расстояние L между периметровыми приемопередающими модулями 6 соответственно и длина отрезков периферийной проводной линии 7 могут изменяться в значительных пределах. Первый член суммы зависимости (λ/2)×n определяет кратность изменения длины вибратора равный полуволне. При этом множитель n может принимать значения из ряда натуральных чисел, начиная с нуля (n=0, 1, 2 и т.д.). Поэтому с увеличением значения множителя n будет увеличиваться и принимать следующие значения длины вибратора: 0; λ/2; λ; 3λ/2 и т.д. Однако для соблюдения условия пространственного смещения зон обнаружения, формируемых соседними периметровыми приемопередающими модулями 6, они должны быть пространственно смещены относительно друг друга со сдвигом фазы 90°. Для этого введен второй член суммы зависимости λ/4, который и определяет сдвиг синусоид распределения токов 23, 24 и 25 (Фиг.3а), наводимых смежными (соседними) периметровыми приемопередающими модулями 6, равный 90°, что в совокупности всегда обеспечит размещение неполного числа полупериодов синусоиды на отрезке периферийной проводной линии 7, равной L=(λ/2)×n+λ/4. Очевидно, что при размещении периферийной линии непосредственно в грунте значение множителя n соответственно и расстояние L будут выбираться минимальными из-за сильного ослабления электромагнитной волны в грунте. При размещении периферийной линии в диэлектрической трубе или над грунтом значение множителя n и соответственно расстояние L могут быть увеличены. Таким образом, если максимумы чувствительности зоны обнаружения 11 (Фиг.1) коррелированы с пучностями распределения высокочастотных токов (например 23, 24 и 25 (Фиг.3а)), то отрезки периметровых проводных линий 7, имеющие длину L=(λ/2)×n+λ/4, позволяют устранить узлы нечувствительности зон обнаружения 11 при подключении периметровых приемопередающих модулей 6 к обоим концам отрезка периметровой проводной линии 7. Это наглядно представлено на эпюрах б) и в).
Устройство работает следующим образом (Фиг.1а). При включении питания в блоке обработки и управления 4 по проводной линии 3 и проводной линии 5 подается напряжение постоянного тока на центральный приемопередатчик 2 и первый ввод периметрового приемопередающего модуля 6 №1 соответственно. С первого ввода периметрового приемопередающего модуля 6 №1 (Фиг.2а) электропитание подается на первый и второй вводы периметрового приемопередатчика 13, далее через первый ввод развязывающе-согласующего устройства 12 и двухполюсники низкой частоты 16, 17 оно подается на первую жилу отрезка периметровой проводной линии 7, подключенной ко второму вводу развязывающе-согласующего устройства 12, и вторую жилу отрезка периметровой проводной линии 7, подключенной к третьему вводу развязывающе-согласующего устройства 12 соответственно. В развязывающе-согласующем устройстве 12 первые и вторые жилы отрезков периметровых проводных линий 7, подключенных ко второму и третьему вводам, соответственно соединены двухполюсником низкой частоты 14 и двухполюсником низкой частоты 15. Такое включение двухполюсников низкой частоты 14…17 (Фиг.2б) позволяет беспрепятственно проходить постоянному электрическому току по обеим жилам отрезков периметровых проводных линий 7, соединяющих остальные периметровые приемопередающие модули 6 №2, 3 и 4 (Фиг.1а), и обеспечить электропитанием периметровые приемопередатчики 13, находящиеся в них. Центральный приемопередатчик 2 по двухсторонним каналам радиосвязи 10 №1…4 периодически синхронизирует во времени работу всех периметровых приемопередающих модулей 6 №1…4. (Следует отметить, что в некоторых вариантах устройства возможна синхронизация работы и передача в обоих направлениях телеметрической информации центральным приемопередатчиком 2 и последовательно соединенных периметровых приемопередающих модулей 6 по проводной линии 3 и проводной линии 5 непосредственно с блока обработки и управления 4, но тогда изменятся требования к проводной линии 5 и развязывающе-согласующему устройству 12.). Далее, двойное (встречное) зондирование участков охраны происходит в два этапа.
На первом этапе все периметровые приемопередающие модули 6 №1…4 поочередно, каждый в свой интервал времени, генерируют периметровым приемопередатчиком 13 высокочастотные зондирующие импульсы (Фиг.2а, б), которые с сигнальных вводов три и четыре через первый ввод развязывающе-согласующего устройства 12 и через две пары двухполюсников высокой частоты 18, 19 и двухполюсников высокой частоты 20, 21 подаются на отрезки периметровых проводных линий 7, подключенных ко второму и третьему вводам периметрового приемопередающего модуля 6 и соответственно развязывающе-согласующему устройству 12. Как мы отмечали выше, разделительные двухполюсники низкой частоты 14…17 практически не пропускают высокочастотный сигнал и их условно можно считать как разрыв цепи по высокой частоте. Обе жилы периметровых проводных линий 7, симметрично подключенные к третьему и четвертому вводам периметрового приемопередатчика 13 соответственно, ведут себя как единые (одиночные) изолированные проводники (вибраторы) симметричной антенны, помещенной в грунт. Распределение высокочастотного тока (например, 23, 24 и 25 соответственно от периметровых приемопередающих модулей 6 №2, 3 и 4, см. Фиг.3а и 3б) вдоль отрезков проводных линий 7 происходит по синусоидальному закону, они излучают электромагнитную волну, которая принимается дискретной антенной 1, образуя таким образом каналы радиосвязи (радиозондирования) 10 №1…4 от периметровых приемопередающих модулей 6 №1…4 с подключенными ко второму и третьему вводам вибраторов из отрезков периметровых проводных линий 7 к антенне 1 с центральным приемопередатчиком 2 (Фиг.1б). Зона обнаружения 11 нарушителя, формируемая этим каналом радиозондирования, представляет собой вытянутый эллипсоид, охватывающий периметровую проводную линию 7 и направленный в сторону размещения дискретной антенны 1. При проходе нарушителя 26 (Фиг.3б) над периметровой проводной линией 7 высокочастотные сигналы радиозондирования 10 №2 и 10 №3 модулируются им, принимаются антенной 1 и поступают на вход центрального приемопередатчика 2. Далее по общепринятым алгоритмам работы средств обнаружения [1, 3, 4] приходящие поочередно во времени промодулированные высокочастотные сигналы в приемном тракте центрального приемопередатчика 2 усиливаются, детектируются, оцифровываются в аналого-цифровом преобразователе микропроцессора центрального приемопередатчика 2 и обрабатываются в отдельных каналах выделенных для каждого периметрового приемопередающего модуля 6 №1…4 в отдельности.
На втором этапе передатчик центрального приемопередатчика 2 генерирует высокочастотный зондирующий импульс, который излучается дискретной антенной 1 (Фиг.1а и 1б). Электромагнитная волна проникает в грунт 8 и наводит высокочастотные токи на изолированных отрезках периметровых проводных линий 7, подключенных ко второму и третьему вводам периметровых приемопередающих модулей 6 №1…4, образуя таким образом встречные каналы радиозондирования (радиосвязи) 10 №1…4 от антенны 1 центрального приемопередатчика 2 к отрезкам периметровых проводных линий 7, подключенных к периметровым приемопередающим модулям 6. Далее в каждом периметровом приемопередающем модуле 6 №1…4 (Фиг.2а) в отдельности высокочастотный зондирующий импульс с отрезков периметровых проводных линий 7 через двухполюсники высокой частоты 18…21 и первый ввод развязывающе-согласующего устройства 12 поступают на третий и четвертый сигнальные вводы периметрового приемопередатчика 13. Далее по общепринятым алгоритмам работы средств обнаружения [1, 3, 4] промодулированный высокочастотный сигнал в приемном тракте периметрового приемопередатчика 13 усиливается, детектируется, оцифровывается в аналого-цифровом преобразователе микропроцессора периметрового приемопередатчика 13 и частично обрабатывается. После частичной обработки сигнала в микропроцессоре периметрового приемопередатчика 13 они его передают своим передающим трактом и по своим каналам радиосвязи 10 №1…4, которые работают каждый в своем временном интервале, на центральный приемопередатчик 2. В микропроцессоре центрального приемопередатчика 2 выделены отдельные каналы для обработки принятых полезных сигналов встречного зондирования от периметровых приемопередающих модулей 6 №1…4. Частично конечная обработка сигналов обнаружения нарушителя о выдаче тревожного сообщения на внешнее устройство сбора тревожной информации или передача этого тревожного радиосообщения через центральный приемопередатчик 2 на удаленный аналогичный радиоприемник может быть делегирована блоку обработки и управления 4. Как было отмечено ранее, двойное (встречное) зондирование участка охраны позволяет минимизировать влияние окружающей среды на вероятностные характеристики по обнаружению нарушителя.
Следует отметить, что при преодолении нарушителем 26 (Фиг.3б) рубежа охраны над любым отрезком периметровой проводной линии 7 модуляция полезного сигнала должна быть как минимум по двум периметровым приемопередающим модулям 6, которые подключены к этому отрезку периметровой проводной линии 7. Поэтому в алгоритмах обработки полезных сигналов возможна одновременная коррелированная обработка не менее чем по четырем каналам - от двух периметровых приемопередающих модулей 6, подключенных к одному отрезку периметровой проводной линии 7, плюс встречное зондирование этого же участка на центральном приемопередатчике 2. Кроме этого, структура средств обнаружения позволяет реализовать дополнительно две важные функции. Первая - это определение места преодоления нарушителем охраняемого рубежа с определением отрезка периметровой проводной линии 7, над которым он прошел. Вторая - это использование размещения дискретной антенны 1 на возвышенности охраняемого объекта для передачи тревожной (телеметрической) информации на большие расстояния, установив дополнительно усилитель мощности передатчика на центральном приемопередатчике 2. В некоторых вариантах устройств охраны достаточным будет одиночное зондирование участка, тогда вместо приемопередающих трактов в центральном приемопередатчике 2 и периметровых приемопередающих модулях 6 возможно использование либо приемников, либо передатчиков, что позволит упростить устройство и снизить его стоимость.
Пример варианта использования предлагаемого устройства для формирования козырькового рубежа охраны вдоль верхнего торца 30 строения (периметра крыши строения) представлен на Фиг.5. Этот вариант позволит обнаружить поднимающегося на верх строения или опускающегося вниз нарушителя. Диэлектрическая труба 31 предохраняет отрезки периметровой проводной линии 7 и периметровые приемопередающие модули 6 от воздействия внешней среды, а также визуально маскирует и защищает линейную часть от случайного механического воздействия и солнечной радиации, повышает эстетичность строения. Линейная часть устройства может поворачиваться в любом направлении для огибания строительных конструкций или рельефа строения. Однако должно выполняться условие прямой видимости всей линейной части с антенной 1. В противном случае потребуется установка дополнительных антенн 1 с центральными приемопередатчиками 2 для выполнения условия прямой видимости. При необходимости диэлектрическая труба 31 с отрезками периметровой проводной линии 7 и периметровыми приемопередающими модулями 6 может быть приподнята над строением на высоту, не позволяющую пролезть под трубой нарушителю, не будучи обнаруженным предлагаемым устройством. Для варианта со слегка приподнятой диэлектрической трубой 31 с отрезками периметровой проводной линии 7 и периметровыми приемопередающими модулями 6 над поверхностью строения возможно исключение из состава устройства антенны 1 и центрального приемопередатчика 2. В этом случае зондирование рубежа охраны может осуществляться между противоположно размещенными периметровыми приемопередающими модулями 6, причем в различных сочетаниях позволяющими исключать места, в которых нет прямой видимости между ними, а синхронизация работы периметровых приемопередающих модулей 6 и передача телеметрической информации между блоком обработки и управления 4 и периметровыми приемопередающими модулями №1…N может осуществляться по второй проводной линии 5 и отрезкам периметровой проводной линии 7.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №225255 (СССР) "Устройство для тревожной сигнализации", МКИ G08B 26/00, 1985 г.
2. Журнал "Зарубежная радиоэлектроника" Успехи современной радиоэлектроники. - 2002. - №6. - С.3-26.
3. Заявка на изобретение №2004109407 "Способ и устройство комбинированного обнаружения нарушителя и радиопередачи сигналов", МКИ G08B 26/00, 2004 г.
4. ФГУП "СНПО "Элерон" (Россия), проспект "Элерон" "Средства и системы безопасности", 2005 г.
5. М.С.Жук, Ю.Б.Молочков. Проектирование антенно-фидерных устройств. Изд. "Энергия", 1966 г.
6. X.Мейнке и Ф.Гундлах. Радиотехнический справочник. Госэнергоиздат, 1960 г.
7. Р.Кинг, Г.Смит. Антенны в материальных средах. В 2-х книгах. Перевод с английского под ред. д-ра техн. наук В.В.Штейншлейгера. М.: "Мир", 1984 г.