Мобильное сигнализационное устройство

Полезная модель относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам тревожной сигнализации, предназначенным для обнаружения нарушителя, проникающего в зону обнаружения и вызвавшего срабатывания средства тревожной сигнализации во время движения нарушителя в зоне обнаружения.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание мобильного сигнализационного устройства (МСУ) для контроля территории на подступах к особо важному объекту. Задача характеризуется тем, что официально эта территория не имеет правового охранного статуса и не ограничивает присутствие и передвижение по ней людей и разнообразных транспортных средств. По отношению к основной зоне охраны, указанная территория на подступах к объекту является зоной повышенного внимания в части возможного продвижения нарушителя сквозь эту территорию в направлении к охраняемому объекту. Множество МСУ, предназначенных для контроля территории, могут быть подвержены умышленным повреждениям, их могут просто похитить. Поэтому, МСУ должно быть устойчивым к агрессивным действиям, выполнено в мобильном исполнении (быстро устанавливаться и быстро сворачиваться), а также быть малогабаритным, иметь низкое энергопотребление и относительно низкую стоимость для случая непредвиденной утраты.
Общеизвестны сейсмические средства обнаружения нарушителей, заключающиеся в преобразовании механических колебаний грунта в аналоговый электрический сигнал, в анализе спектра частот электрического сигнала и выделении характерного полезного сигнала, в сравнении амплитуд полезного сигнала с заданным пороговым уровнем и в формировании сигнала тревоги по превышению порогового уровня амплитудой полезного сигнала.
Общеизвестны магнитометрические средства обнаружения ферромагнитных материалов, заключающиеся в измерении изменений магнитного поля, преобразовании этих изменений в аналоговый электрический сигнал, в выделении характерного полезного сигнала, в сравнении амплитуды полезного сигнала с заданным пороговым уровнем и в формировании сигнала тревоги по превышению порогового уровня амплитудой полезного сигнала.
Общеизвестны акустические средства обнаружения, заключающиеся в анализе шумовой обстановки в зоне обнаружения и обеспечивающие обнаружение низколетящих летательных аппаратов путем сравнения и корреляции акустических сигнатур.
Физические принципы вышеуказанных средств обнаружения наиболее выгодны для организации мобильных средств обнаружения с элементами электропитания от аккумуляторных батарей ввиду возможности создания средств обнаружения с минимальным энергопотреблением, то есть с длительным временем автономной работы, которое является одной из важных характеристик мобильных средств обнаружения.
Известны также комбинации указанных средств обнаружения, используемых для более качественного обнаружения нарушителей при охране особо важных объектов.
Например, известно «Сейсмоакустическое устройство обнаружения (Seismic-acoustic detection device)», описанное в патенте US №5054006, МПК Н04В 1/06, опубл. 1991 г. Данное устройство содержит сейсмический датчик, акустический датчик и передатчик акустического сигнала. Конструкция устройства (см. фиг. 1 данного патента) содержит массивное крестообразное основание, на котором закреплена труба. В верхней части трубы располагается акустический датчик. Для функционирования акустического датчика в трубе проделаны отверстия. Сейсмический датчик имеет отдельную конструкцию и подключен к устройству обнаружения посредством кабельной линии связи.
Сходными существенными признаками сейсмоакустического устройства обнаружения, описанного в патенте, с заявляемым техническим решением, являются: сейсмический датчик и акустический датчик, используемые для получения сейсмических и акустических сигналов.
Недостатком сейсмоакустического устройства обнаружения является отсутствие возможности предупреждения о внешних угрозах в виде приближающего человека, животного или транспортного средства, так как сей-смоакустическое устройство обнаружения предназначено для охраны объектов стационарного базирования и выявления присутствия моторизированного оборудования в наземной и воздушной областях пространства. Конструкция устройства обнаружения громоздка и не предназначена для мобильного применения.
Известны «Система и способ обнаружения за пределами периметра и раннего предупреждения (System and method for beyond perimeter detection and early warning), описанные в патенте US №8754770, G08B 13/00, опубл. 2014 г. Система содержит множество датчиков, расположенных на территории перед периметром, ряд отражателей, расположенных за пределами периметра и приемопередатчик радиочастотного сигнала. Приемопередатчик излучает в пространство радиочастотный сигнал, который отражается от отражателей, расположенных за пределами периметра. При перемещении нарушителя в зоне между отражателями происходит искажение сигнала, который принимается приемопередатчиком, что классифицируется как раннее предупреждение о возможном нарушении. При преодолении нарушителем периметра, он попадает в зону действия датчиков, расположенных перед периметром, которые срабатывают. Прием последовательности сигналов предупреждения сначала от отражателей, а потом сигналов срабатывания от датчиков, указывает о проникновении нарушителя через периметр во внутреннюю зону контроля и приводит к формированию сигнала тревоги.
Сходным существенным признаком системы, описанной в патенте, с заявляемым техническим решением, является решение использования отражателей, размещаемых за пределами периметра для раннего предупреждения о движении нарушителя.
Недостатком системы является отсутствие возможности контролировать продвижение ползущего нарушителя из-за слабых возмущений, получаемых при использовании радиочастотного физического принципа контроля.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является «Комбинированное сейсмо-магнитометрическое средство обнаружения с пониженным энергопотреблением», описанное в патенте на полезную модель RU №186543, МПК G08 13/24, G08 19/00, опубл. 2019 г. Средство обнаружение содержит микроконтроллер (процессор), 3-осевой магнитный датчик (магнитометрическое средство обнаружения), 3-осевой акселерометр (сейсмическое средство обнаружения), линию интерфейса (интерфейс связи), радиомодем с приемопередающей антенной для организации радиоканала связи и модуль приема-передачи.
Сходными существенными признаками являются: магнитометрическое средство обнаружения, сейсмическое средство обнаружения, интерфейс связи и радиомодем с приемопередающей антенной для организации радиоканала связи.
Недостатком средства обнаружения является отсутствие возможности обнаружения низколетящих летательных аппаратов и моторизированных транспортных средств на дальних подступах к охраняемому объекту.
Достигаемым техническим результатом полезной модели является создание МСУ со средствами обнаружения (СО), работающими на разных физических принципах, для обеспечения контроля территории на подступах к охраняемому объекту.
Указанный технический результат достигнут в предложенном МСУ (далее по тексту устройство), которое содержит процессор, магнитометрическое СО, сейсмическое СО, интерфейс связи, радиомодем с приемопередающей антенной для организации радиоканала связи, в устройство дополнительно включено акустическое СО, а все СО, процессор и радиомодем электрически объединены путем подключения к интерфейсу связи, устройство выполнено в монолитном твердотельном корпусе с заостренной нижней частью и плоской верхней частью для обеспечения возможности установки его в грунт, а также имеющим элементы маскировки его на местности с возможностью камуфляжа под растения и предметы местного ландшафта, процессор выполнен с дополнительной возможностью совместной обработки и объединения сигналов от указанных выше СО для классификации объектов нарушения по их видам: человек, вооруженный человек, транспортное средство, летательный аппарат, а также формирования обобщенного сигнала предупреждения с номером данного устройства.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-2, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 приведена структурная схема МСУ, где введены обозначения: МСУ - 1, сейсмическое СО - 2, магнитометрическое СО - 3, акустическое СО (с микрофоном) - 4, процессор - 5, радиомодем - 6, приемопередающая антенна - 7, интерфейс связи - 8, радиоканал - 9.
На фиг. 2 приведен пример покрытия площади зоны контроля на подступах к объекту зонами обнаружения МСУ, где дополнительно введены обозначения: заграждение - 10, зона обнаружения МСУ - И. Множество МСУ 1 установлены в зоне контроля на подступах к объекту с формированием сплошной обобщенной зоны обнаружения. Стрелкой показано одно из направлений движения человека-нарушителя через зону контроля на подступах к объекту.
Предложенное устройство 1 (фиг. 1) изготовлено в монолитном твердотельном корпусе, содержащим отсек для замены аккумуляторной батареи (на фиг. 1 батарея не показана). Устройство может быть реализовано в малогабаритном исполнении, обеспечивающим маскировку его на местности. Возможен камуфляж устройства под растения и предметы местного ландшафта (камни, пеньки и т.п.). Устройство имеет заостренную нижнюю часть для заглубления в грунт и небольшую площадку (пятачок) в верхней части для придания (при необходимости) устройству усилия для его установки в грунт (например, с помощью легких ударов молотка).
Предложенное устройство работает следующим образом. При организации контроля территории на подступах к объекту (см. фиг. 2), на ней устанавливается множество МСУ, которые должны быть последовательно пронумерованы от 1 до п. Все МСУ заглубляются в грунт ручным или механизированным способом.
При проникновении потенциального объекта-нарушителя на контролируемую территорию (в любом месте), в сейсмическом СО 2 соответствующего МСУ 1 будут сформированы сейсмические сигналы за счет вибрации грунта при механическом воздействии на него объекта-нарушителя. Алгоритмы обработки сейсмических сигналов общеизвестны и раскрыты, например, в описании патентов RU №№2262744,2306611.
В магнитометрическом СО 3 этого МСУ могут быть сформированы магнитометрические сигналы при перемещении ферромагнитного материала (например, штык-ножа, пистолета, автомата) по контролируемой территории. Алгоритмы обработки магнитометрических сигналов общеизвестны и раскрыты, например, в описании патентов RU №№2643233, 2657339.
В акустическом СО 4 этого МСУ могут быть сформированы и акустические сигналы от низколетящих летательных аппаратов (например, БПЛА) или моторизированных транспортных средств. Алгоритмы обработки акустических сигналов раскрыты, например, в описании патентов US №№4630246, 5054006.
Сигналы срабатывания, сформированные средствами обнаружения 2, 3 и 4 передаются в процессор 5 для дальнейшей их совместной обработки и обеспечения возможности более качественного обнаружения и отслеживания потенциальных нарушителей с классификацией их по видам (человек, вооруженный человек, транспортное средство, летательный аппарат) и формировании обобщенного сигнала предупреждения с номером соответствующего МСУ. При совместной обработке могут быть использованы корреляционные методы обработки акустических и сейсмических сигналов по аналогии метода, изложенного в патенте US №4630246, или частотно-временные методы обработки с учетом временного запаздывания сейсмического сигнала по отношению к акустическому сигналу (патент US №5054006). Использование комбинации двух или трех физических принципов обнаружения позволяет обеспечить достаточную помехоустойчивость МСУ от природных и техногенных помех.
По результатам совместной обработки процессор 5 формирует обобщенный сигнал предупреждения с номером соответствующего МСУ, который посредством интерфейса связи 8 будет передан в радиомодем 6 для дальнейшей передачи через приемопередающую антенну 7 по радиоканалу 9 в пункт приема и обработки обобщенных сигналов предупреждения (пункт управления) охраняемого объекта (на фиг. 1 и 2 пункт управления не показан).
При движении потенциального объекта-нарушителя по контролируемой территории на подступах к объекту, в отдельных МСУ будут сформированы обобщенные сигналы предупреждения с соответствующими номерами МСУ, которые будут переданы в пункт управления. В пункте управления по обобщенным сигналам предупреждения от МСУ будет установлена угроза проникновения объекта-нарушителя в охраняемую зону и сформирован сигнал тревоги для перехвата объекта-нарушителя службой охраны объекта.
Действующий лабораторный макет устройства подвергался всесезонным испытаниям в течение одного года. Была подтверждена устойчивая работоспособность действующего лабораторного макета по обнаружению потенциальных нарушителей.