Радиолокационно-лучевая система охраны периметров протяженных объектов
RADAR-BEAM SYSTEM FOR GUARDING PERIMETERS OF EXTENDED OBJECTS

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам мониторинга охраняемой территории, предназначенным для обнаружения объектов - нарушителей, проникающих или совершающих попытки проникнуть на охраняемую территорию.
Мониторинг протяженных территорий и охраняемых объектов, расположенных на них, обычно реализуется в виде известных многоуровневых автоматизированных систем, включающих в себя технические средства обнаружения нарушителя, информационно связанных проводными или беспроводными каналами связи и обмена информацией с центральным постом наблюдения.
Известен «Периметр системы безопасности» (Патент US №8456304, МКИ: G01B 13/00, опубл. 20.12.2012 г.). Указанная система безопасности для обнаружения физического вторжения в контролируемой зоне, включающей в себя множество радиоблоков, размещенных в сети вокруг контролируемой области, чтобы определить уровень принимаемого сигнала и передавать их изменения через радиомодули на базовую станцию. Система безопасности по указанному патенту обеспечивает создание двойного рубежа (радиолокационной зоны), регистрирующего вторжение в зоны путем излучения, приема и обработки радиолокационного сигнала, в результате которой мощность сигнала сравнивается с регулируемым порогом. Система содержит: первый контур, включающий в себя первый передатчик сигнала, первый приемник сигнала, измерительные цепи для измерения полученного уровня сигнала, и второго передатчика сигнала; а также второй контур, включающий передатчик третьего сигнала, второй приемник сигнала, измерительные цепи для определения мощности сигнала и четвертого сигнала передатчика. Базовая станция системы принимает сигналы, передаваемые от второго и четвертого передатчиков и обеспечивает их сравнение с регулируемым порогом с целью индикации факта вторжения в контролируемую зону. Оба контура образуют сеть, формирующую внутренний и наружный контура охраны вокруг зоны наблюдения.
Сходными существенными признаками являются: совокупность радиоблоков, образующих зоны радиолокационного наблюдения и образующих при помощи радиомодулей сеть обмена информацией с базовым блоком (пультом).
Известна «Интеллектуальная система обнаружения нарушителя», (Патент RU №2665264, МПК: G08B 13/00, опубл. 2018 г. Система содержит, блок датчиков охранной сигнализации, технические средства отображения визуальной и звуковой информации, блок логической обработки сигналов и многослойную нейросеть. Система предназначена для повышения эффективности обнаружения нарушителей за счет использования обучаемого сетевого алгоритма обработки информации, поступающей с датчиков охранной сигнализации.
Сходными существенными признаками являются: наличие нескольких датчиков охранной сигнализации (включая радиолучевые средства обнаружения), технические средства отображения визуальной и звуковой информации, и возможность использования обучаемых сетевых алгоритмов обработки информации.
Аналогом радиолучевых средств обнаружения в системах подобного типа являются, например, известные технические решения, приведенные в патенте RU №2610549, МПК: G08B 13/00, опубл. 13.02.2017 г. «Интеллектуальный радиолучевой датчик для тревожной сигнализации».
Общим существенным недостатком вышеуказанных систем является требование обеспечения прямой радиолокационной видимости обнаруживаемых объектов, что ограничивает их функционирование на участках местности, частично покрытых растительностью и со сложным рельефом (овраги, макро-неровности). Кроме того, эти системы имеют «мертвые зоны» в непосредственной близости от приемо-передатчиков, а также не реагируют на ползущего человека или выдают ложные тревоги при реакции на мелких животных, перемещающихся в зоне их действия. По своей технической сути и функциональным возможностям они аналогичны только части заявляемой радиолокационно-лучевой системы, а именно - представляет собой сегмент ее радиолучевых средств обнаружения.
Известны «Система и способ высокоселективного обнаружения вторжений с использованием совокупности сверхширокополосных (UWB) радаров» (Патент US №7592944, МПК: G01S 13/42, опубл. 22.09.2009 г.). Система состоит их двух или более UWB радиолокаторов, расположенных вокруг области, которая должна быть защищена. Каждый радиолокатор UWB передает ультра-широкополосный импульс, который облучает зону обнаружения вокруг охраняемого объекта. Данные отраженных сигналов подвергаются обработке. В результате которой принимается решение, чем было вызвано условие тревоги. Формирование радиолокационных изображений с высоким разрешением обеспечивается сверхкоротким излучаемым сигналом радара, что дает точную картину зоны обзора у защищаемой территории. Это изображение используется для высокоселективного обнаружения движения и сопровождения движущихся объектов в пределах охраняемой территории. Движение обнаруженных объектов распознается на основе нескольких выбранных критериев.
Известен «Способ стабилизации временного положения сверхширокополосного сигнала и локатор для мониторинга живых объектов, реализующий этот способ» (патент RU №2258942, МПК: G01S 13/00, опубл. 20.08.2005 г.). Изобретение относится к поисково-спасательной службе и используется для активного зондирования завалов. Локатор формирует сверхширокополосный (СШП) сигнал по опорному сигналу и излучает его в пространство. Принимают отраженный сигнал и обрабатывают его путем коррелирования с опорным сигналом. При обработке отраженного СШП сигнала опорный СШП сигнал задерживают на время, при котором задается исходное положение контрольной точки на среднем участке между минимальным и максимальным напряжением коррелированного сигнала. Положение контрольной точки периодически отслеживается и при ее уходе от исходного изменяют задержку излучения в пространство сформированного СШП сигнала. Указанный способ и устройство позволяет обнаруживать объекты типа «человек» вне зависимости о наличия зон прямой радиолокационной видимости, как в классических радарах.
Аналогом радиолокаторов, использующих СШП сигналы в системах подобного типа являются, например, известные технические решения, приведенные в патенте US №7817496, МПК: G01S 15/00, опубл. 19.10.2010 г. «Датчик для обнаружения движущихся объектов с помощью сверхширокополосных сигналов зондирования».
Общими существенными недостатками вышеуказанных систем с применение радиолокаторов, использующих СШП сигналы, является малая дальность действия (десятки метров) и высокая стоимость создания системы, имеющей протяженные охраняемые периметры (сотни метров или километры). Ввиду требований прецизионной точности при обработке нано- и пикосекундных импульсов, используемых в подобных радиолокаторах, стоимость единичного радиолокатора значительна, что при создании на их основе систем охраны протяженных объектов, делает подобные системы экономически нецелесообразными.
По своей технической сути и функциональным возможностям они аналогичны только части заявляемой радиолокационно-лучевой системы, а именно - представляет собой сегмент ее радиолокаторов с СШП-сигналом.
Наиболее близкой по совокупности признаков к предлагаемой системе можно считать «Радиолокационную систему охраны территорий с малокадровой системой видеонаблюдения и оптимальной численностью сил охраны» (патент RU на изобретение №2595532, МКИ: G08B 25/00; G08B 19/00; G01S 3/72, опубл. 27.08.2016 г.). Изобретение относится к области охранной сигнализации, а более конкретно к системам охраны объектов и их периметров. Технические результаты, на достижение которых направлено изобретение, заключаются в классификации подвижных объектов по критерию «свой-чужой», в упрощении линии связи и повышении помехоустойчивости при передаче видеоинформации с параметрами распознавания нарушителя в малокадровом режиме. Система состоит из следующих групп аппаратуры: комплекта средств обнаружения, работающих на разных физических принципах (радиолокационных станций, видеокамер и тепловизоров), линий связи, центрального пульта охраны (ЦПО), а также аппаратуры сил охраны, содержащей один или несколько комплектов технических средств групп силового реагирования (ТС ГСР), автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов в составе ЦПО, коммутатора и стационарного терминала ЦПО. Каждое АРМ содержит устройство дополнительного распознавания, терминал наблюдения и стационарный терминал АРМ. Каждый комплект ТС ГСР содержит мобильный терминал навигатора, ГЛОНАСС/GPS-навигатор, мобильный терминал радиосвязи и носимый пульт охраны.
Сходными существенными признаками являются: комплект средств обнаружения, включающий радиолокационные станции, АРМ оператора центрального поста управления (ЦПУ), аппаратура радиосвязи для создания единой сети обмена информацией.
Недостатками системы является требование обеспечения прямой радиолокационной видимости обнаруживаемых объектов, что ограничивает их функционирование на участках местности, частично покрытых растительностью и со сложным рельефом (овраги, макро-неровности). Кроме того, эти системы имеют «мертвые зоны» в непосредственной близости от приемо-передатчиков, а также не реагируют на ползущего человека или выдают ложные тревоги при реакции на мелких животных, перемещающихся в зоне их действия.
В случаях, когда территория, непосредственно прилегающая к охраняемому объекту, имеет значительные макро-неровности рельефа или участки, покрытые растительностью, эти участки приходится перекрывать (как правило) сегментами системы заградительного типа: временными заграждениями, капитальными сооружениями (заборами), оснащенными охранными комплексами других типов. Подобное техническое решение приводит к увеличению номенклатуры технических средств системы, увеличивает сложность и стоимость обучения персонала и техническое обслуживание различных технических средств.
Указанные недостатки устраняется применением в заявляемой системе радиолокационных сегментов всего двух типов: на участках периметра, имеющих большую протяженность (сотни метров) и обеспечивающих прямую радиолокационную видимость - радиолучевых средств обнаружения; а на участках периметра, имеющих малую протяженность (десятки метров) и сложный рельеф или растительность - радиолокаторов с СШП сигналом.
Целью настоящего изобретения является повышение уровня защищенности объектов, расположенных на местности со сложным рельефом при одновременном упрощении системы охраны и снижении ее стоимости по сравнению с аналогами.
Поставленная цель достигнута в предложенной «Радиолокационно-лучевой системе охраны периметров протяженных объектов», содержащей совокупность нескольких сегментов радиолучевых средств обнаружения, подсистему связи и обмена информацией и центральный пост управления (ЦПУ), при этом технические средства сегментов радиолучевых средств обнаружения системы образуют единую информационную сеть, подключенную к ЦПУ и обеспечивают охрану периметра объекта на открытых участках местности, в систему дополнительно включены несколько сегментов радиолокаторов со сверхширокополосным (СШП) сигналом, причем технические средства этих сегментов образуют единую информационную сеть, подключенную к ЦПУ и обеспечивают охрану периметра объекта на участках, покрытых растительностью и со сложным рельефом местности, зоны обзора всех сегментов радиолучевых средств обнаружения и радиолокаторов с СШП сигналом системы образуют непрерывное сплошное радиолокационное поле, конфигурация которого определяется параметрами зон обзора этих технических средств и взаимным их размещением в пространстве.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведен вариант схемы радиолокационно-лучевой системы охраны периметра протяженного объекта, где введены обозначения: ЦПУ - 1, радиолучевые однопозиционные или двухпозиционные датчики - 2, проводные или беспроводные средства связи и ретрансляторы - 3, зоны обзора радиолучевых средств обнаружения - 4, радиолокационные датчики - 5. На чертеже также изображены участок леса и овраг.
Сегменты радиолучевых средств обнаружения (РСО) системы состоят из нескольких радиолучевых однопозиционных или двухпозиционных датчиков 2 стационарного или быстроразвертываемого типов, объединенных в единую информационную сеть при помощи проводных или беспроводных средств связи и ретрансляторов 3, подключенных к ЦПУ 1. Указанные сегменты формируют зоны обзора РСО 4 и обеспечивают защиту охраняемого объекта на открытых участках местности в зоне прямой радиолокационной видимости. Используя такое преимущество радиолучевых датчиков 2 (например, по патенту RU №2610549) по сравнению с радиолокаторами с СПШ сигналом (например, по патенту US №7592944), как большая дальность и  их стоимость, оборудование открытых участков местности данными сегментами является наиболее предпочтительным.
Сегменты радиолокаторов с СШП сигналом системы состоят из нескольких радиолокационных датчиков 5, использующих сверхкороткие (длительностью в единицы наносекунд) импульсы, объединенных в единую информационную сеть при помощи проводных или беспроводных средств связи и ретрансляторов 3, подключенных к ЦПУ 1. Указанные сегменты обеспечивают защиту объекта на участках, покрытых растительностью и со сложным рельефом местности. Это позволяет создать непрерывную зону радиолокационного контроля за всем периметром охраняемого объекта независимо от сложности рельефа и наличия растительности.
Минимизация количества применяемых радиолокаторов с СПШ сигналом только для отдельных участков периметра значительно снижает затраты на развертывание и эксплуатацию системы в целом.
Комбинирование в единой системе указанных сегментов с двумя типами датчиков позволяет построить систему охраны оптимальную по критерию «стоимость/эффективность». При этом на каждом из участков местности, обладающих специфическими свойствами, обеспечиваются высокие технические характеристики устройств, входящих в систему.
ЦПУ1 представляет собой комплекс аппаратных и программных средств, служащих для приема, совместной обработки и отображения оператору системы информации, поступающей от всех РСО и радиолокаторов с СШП сигналом, а также для дистанционного управления указанными средствами по проводным или беспроводным средствам связи и ретрансляторам. ЦПУ 1 выполнен на основе многоядерного быстродействующего процессора, средств отображения информации, средств звуковой сигнализации и дистанционного управления техническими средствами системы. По своему составу и основным функциям ЦПУ 1 не отличается от заявленных в аналогах и прототипе.
Введенные в известную систему дополнительные признаки позволяют придать предлагаемой системе новые существенные свойства.