СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ПРОНИКНОВЕНИЯ НА ОХРАНЯЕМЫЙ ОБЪЕКТ

Полезная модель относится к устройствам предотвращения несанкционированного проникновения на охраняемый объект.
Все известные в настоящее время устройства защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект содержат воспринимающий орган, который срабатывает при попытке проникновения злоумышленника на территорию охраняемого объекта, и исполнительный орган. С учетом особенностей функционирования исполнительного органа эти устройства с определенной степенью условности можно разделить на устройства пассивного и активного действия. Принципиальная особенность устройств защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект активного действия состоит в том, что входящий в их состав исполнительный орган выполнен с возможностью непосредственного физического воздействия на злоумышленника (объект воздействия), приводящего к утрате им способности к выполнению целевой задачи.
Известна система защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект [1], способная противодействовать выполнению злоумышленником целевой задачи с использованием в качестве поражающего фактора импульсного некогерентного оптического излучения видимого диапазона. Исполнительный орган указанной системы защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект, выбранной в качестве прототипа, выполнен с возможностью генерации в направлении на объект воздействия (злоумышленника) некогерентного оптического излучения, структура которого учитывает особенности восприятия человеком видеоинформации и представляет собой, соответственно, последовательность повторяющихся во времени и постоянных по амплитуде импульсов излучения видимого диапазона, частота повторения которых соответствует α-ритму мозга человека, длительность импульсов соответствует времени инерции органов зрения человека, а величина уровня яркости не превосходит уровня слепящей яркости.
Следует отметить, что функция зрения человека является многофакторным психофизиологическим процессом преобразования первичного светового возбуждения в зрительное ощущение (факт осознания) и осуществляется т.н. зрительным анализатором [2]. Зрительный анализатор состоит из трех звеньев: периферического, соединительного и центрального. Периферическим звеном является глаз, представляющий собой совокупность оптической и световоспринимающей систем, причем световоспринимающей системой глаза является его сетчатая оболочка, заполненная светочувствительными клетками -зрительными рецепторами. Центральное (координирующее и анализирующее) звено зрительного анализатора расположено в затылочной доле коры больших полушарий головного мозга. Периферическое и центральное звенья зрительного анализатора соединены зрительным нервом (соединительное звено). Видимое излучение (свет) воспринимается и преобразуется периферическим звеном зрительного анализатора в первичные электрические импульсы, которые через соединительное звено поступают в центральное звено зрительного анализатора и трансформируются им в зрительные образы. По существу, зрительный анализатор функционирует как многоуровневая самонастраивающаяся система, содержащая прямые и обратные связи. В работах [3, 4, 5] указано, что, во-первых, зрительные образы в сознании человека возникают не мгновенно, а с некоторым запозданием относительно момента возникновения или окончания световой стимуляции периферического звена зрительного анализатора, а, во-вторых, электрическая активность центрального звена зрительного анализатора, находящегося в состоянии покоя (отсутствие внешнего светового воздействия), характеризуется т.н. α-ритмом, который исчезает при воздействии световых раздражителей. Время инерции органов зрения человека составляет от 0,05 до 0,2 сек., а частота колебаний, соответствующих α-ритму, различна для отдельных человеческих особей и составляет от 8 до 13 Гц.
-6
2
5
2
Известно [3, 4], что световая стимуляция зрительного анализатора пульсирующим световым потоком, частота пульсаций которого соответствует α-ритму мозга человека, а длительность соответствует времени инерции органов зрения, приводит к нарушению нормального состояния между процессами возбуждения и торможения центрального звена зрительного анализатора, что с необходимостью приводит к потере ориентации объектом воздействия и впадение его в состояние «ауры», переходящего в эпилептический припадок, т.е. к физической невозможности выполнения объектом воздействия целевой задачи. Совершенно очевидно, что нормальное функционирование зрительного анализатора возможно при условии последовательного решения зрительной задачи всеми тремя звеньями зрительного анализатора и в первую очередь периферическим звеном, нормальное функционирование которого определяется энергетическим аспектом воспринимаемого светового сигнала. При визуальном восприятии светового сигнала глаз человека (периферическое звено зрительного анализатора объекта воздействия) реагирует непосредственно на яркость формирующего световой сигнал источника излучения в достаточно широком диапазоне яркостей: от 2×10 кд/м (наименьшая) до 2×10 кд/м (наибольшая или слепящая яркость) [4]. Способность глаза приспосабливаться к различным яркостям воспринимаемого светового сигнала называется яркостной адаптацией [4]. Яркостная адаптация происходит не мгновенно, т.к. при изменении (увеличении) уровня яркости поля зрения объекта воздействия, автоматически включается целый ряд механизмов, которые и обеспечивают адаптационную перестройку периферического звена зрительного анализатора. Максимальная длительность процесса яркостной адаптации периферического звена зрительного анализатора при повышении уровня яркости в поле зрения объекта воздействия обычно составляет 5-10 мин. [6]. Следует так же отметить, что человеческий глаз распознает объект наблюдения только в том случае если его яркость и яркость фона, на котором он наблюдается, не совпадают. Уровень несовпадения этих яркостей определяется яркостным контрастом (к), величина которого определяется соотношением:
,
ф
где В и В - яркости объекта наблюдения и фона, соответственно.
-5
2
3
2
Таким образом, для обеспечения нормального функционирования периферического отдела зрительного анализатора при заданной величине его контрастной чувствительности необходима оптимизация энергетических характеристик объекта воздействия на зрительный анализатор к яркости фона, на котором он наблюдается. В ряде случаев, с определенной степенью достоверности, можно считать, что яркость фона сопоставима с яркостью небосвода, уровень яркости которого [7] изменяется в широких пределах: от 10 кд/м (яркость ночного неба) до 1,5×10 кд/м (яркость ясного неба).
Из выше сказанного следует, что одним из критериев эффективности функционирования устройства, выбранного в качестве прототипа [1], является время достижения эффекта поражающего воздействия на зрительный анализатор объекта воздействия (злоумышленника), причем эффективность функционирования тем выше, чем меньше временной период яркостной адаптации периферического звена зрительного анализатора.
Недостаток системы защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект, выбранной в качестве прототипа, состоит в практической невозможности регулировки уровня яркости светоформирующего элемента излучателя, входящего в состав исполнительного органа системы защиты, в процессе его функционирования при изменении яркости фона (внешней освещенности), что в роде случаев неминуемо приводит к увеличению времени начала эффекта воздействия на центральное звено зрительного анализатора объекта воздействия и, следовательно, снижает функциональную эффективность системы защиты.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в устранении указанного недостатка, т.е. в обеспечении максимально возможного уменьшения временного периода световой адаптации периферического звена зрительного анализатора объекта воздействия за счет регулирования яркости светоформирующего элемента излучателя, входящего в состав исполнительного органа системы защиты, по результатам непрерывного контроля уровня яркости фона при заданной величине яркостного контраста.
Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого решения, заключается, соответственно, в повышении эффективности функционирования системы защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект за счет минимизации временного интервала до начала восприятия поражающего воздействия центральным звеном зрительного анализатора объекта воздействия.
Заявляемая система защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект, как и система защиты, выбранная в качестве прототипа, содержит исполнительный орган, в состав которого входит излучатель направленного некогерентного оптического излучения видимого диапазона в виде повторяющихся во времени и постоянных по амплитуде импульсов с фиксированной частотой повторения, соответствующей α-ритму мозга человека, и длительностью, соответствующей времени инерции органов зрения человека.
ф
ф
Отличие заявляемой системы защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект от прототипа состоит в том, что исполнительный орган снабжен устройством управления уровнем яркости сетоформирующего элемента излучателя направленного некогерентного оптического излучения в составе задающего элемента и подключенного к его выходу электронного блока формирования управляющего воздействия, причем задающий элемент выполнен в виде измерителя яркости фона окружающего пространства в зоне размещения излучателя направленного некогерентного оптического излучения, а электронный блок формирования управляющего воздействия выполнен с возможностью обеспечения уровня яркости светоформирующего элемента излучателя направленного некогерентного оптического излучения, определяемого соотношением В=(К+1)В где В и В - яркости светоформирующего элемента излучателя и фона, соответственно, а К - заданная величина их яркостного контраста.
На фиг.1 приведена блок-схема варианта конкретного выполнения заявляемой системы защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект. В данном конкретном случае система защиты содержит задающий 1 и исполнительный 2 органы. В состав задающего органа 1 входят воспринимающий элемент и устройство индикации вторжения на территорию охраняемого объекта (на фиг.1 не показаны). Конструкция устройств подобного типа хорошо известна и специального пояснения не требует. Исполнительный орган 2 содержит излучатель 3 направленного типа повторяющихся во времени и постоянных по амплитуде импульсов некогерентного оптического излучения, в состав которого входят светоформирующий элемент и блок питания и управления (на фиг.1 не показаны), и устройство управления уровнем яркости 4 светоформирующего элемента излучателя 3. В состав устройства 4 входят задающий элемент 5 и подключенный к его выходу электронный блок формирования управляющего воздействия 6. Структура и интенсивность генерируемого излучателем 3 оптического излучения задается заложенной в блок питания и управления (на фиг.1 не показаны) программой. Принцип функционирования излучателя 3 основан на преобразовании электрической энергии в оптическое излучение определенной структуры с последующим его перераспределением в окружающее пространство. Различные варианты технического осуществления устройств подобного типа достаточно хорошо известны. В данном конкретном случае светоизлучающий элемент излучателя 3 выполнен в виде комбинации импульсной газоразрядной лампы, обеспечивающей генерацию излучения в видимом диапазоне (400-760 км), и светопреобразующей оптической системы, а блок питания и управления выполнен по обычной схеме, применимой для импульсных газоразрядных ламп, т.е. в виде блока модуляции разрядного тока газоразрядной лампы по частоте. Задающий элемент 5 выполнен в виде измерителя яркости фона окружающего пространства в зоне размещения излучателя 3. В качестве такого измерителя могут быть использованы радиометры серии «Аргус» или яркомер типа «ТКА-04/3», в основу функционирования которых заложен принцип оптико-электронного преобразования [8]. Принцип функционирования электронного блока формирования управляющего воздействия 6 и варианты его технического выполнения образующих его функциональных элементов достаточно хорошо известны и, поэтому, в данном конкретном случае подробного пояснения не требуют.
Заявляемая система защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект работает следующим образом. При проникновении злоумышленника в зону действия воспринимающего элемента задающего органа 1 устройство индикации вторжения органа 1 формирует сигнал управляющего воздействия, который поступает на вход блока питания и управления излучателя 3 исполнительного органа 2 и вход задающего элемента 5 устройства управления уровнем яркости 4. Задающий элемент 5 (измеритель яркости) вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный уровню яркости фона окружающего пространства в зоне размещения излучателя 3. Этот сигнал поступает на вход электронного блока формирования управляющего воздействия 6, где происходит выработка сигнала управляющего воздействия, который, в соответствии с заложенной в электронный блок 6 программой, задает формируемую блоком питания и управления излучателя 3 величину разрядного тока газоразрядной лампы, обеспечивающего уровень яркости излучателя 3, который превосходит уровень яркости фона в (К+1) раз, где К - заданный уровень яркостного контраста. Одновременно под воздействием сигнала управляющего воздействия, поступающего с выхода задающего органа 1 на вход блока питания и управления излучателя 3, осуществляется запуск заложенной в блок питания и управления программы, определяющей структуру оптического излучения (частота импульсов и их длительность), генерируемого светоизлучающим элементом излучателя 3. Излучатель 3 переходит в боевой режим и осуществляет в направлении на проникшего на территорию охраняемого объекта злоумышленника генерацию оптического излучения видимого диапазона, яркость и структура которого учитывает особенности человеческого зрения и восприятия человеком видеоинформации, что с необходимостью приводит, как это было указано выше, объект воздействия в недееспособное состояние. Обеспечение максимальной эффективности поражающего воздействия на злоумышленника состоит, по существу, в минимизации временного интервала яркостной адаптации периферического звена зрительного анализатора объекта воздействия по результату контроля уровня яркости фона.
Предлагаемая конструкция позволяет оперативно управлять в автоматическом режиме уровнем яркости оптического излучения, осуществляющего поражающее воздействие зрительного анализатора объекта воздействия, что существенно повышает эффективность функционирования системы защиты от несанкционированного проникновения на охраняемый объект.
Промышленная применимость заявляемого решения подтверждается возможностью его многократного воспроизведения в процессе производства. Заявляемое устройство (система защиты) разработано для серийного изготовления с использованием стандартного оборудования, современных технологий и комплектации.
Литература:
1. Патент РФ на ПМ №103955, G08B 13/18, 27.04.2011 Бюл. №12.
2. Фольб Р.Л. Основы визуальной проблесковой сигнализации, М.: Машиностроение, 1964
3. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение, М.: Мир, 1990.
4. Гвоздева Н.П., Коркина К.И. Теория оптических систем и оптических измерений, М.: Мир, 1990.
5. Луизов А.В. Инерция зрения, М.: Оборонгиз, 1961.
6. Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники, М.: Энергоатомиздат, 1989.
7. Кухлинг X. Справочник по физике, М.: Мир, 1982.
8. Айзенберг Ю.Б. Справочная книга по светотехнике, М.: Знак, 2006.