RU2661753C1 - Способ обнаружения нарушителя (варианты) - Google Patents

Способ обнаружения нарушителя (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2661753C1
RU2661753C1 RU2017109314A RU2017109314A RU2661753C1 RU 2661753 C1 RU2661753 C1 RU 2661753C1 RU 2017109314 A RU2017109314 A RU 2017109314A RU 2017109314 A RU2017109314 A RU 2017109314A RU 2661753 C1 RU2661753 C1 RU 2661753C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
threshold level
intruder
interference
detection
signal
Prior art date
Application number
RU2017109314A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Николаевич Токарев
Илья Юрьевич Помещиков
Original Assignee
Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (АО "ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (АО "ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") filed Critical Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (АО "ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко")
Priority to RU2017109314A priority Critical patent/RU2661753C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2661753C1 publication Critical patent/RU2661753C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02—Generating seismic energy
    • G01V1/104—Generating seismic energy using explosive charges
    • G01V1/108—Generating seismic energy using explosive charges by deforming or displacing surfaces of enclosures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к способам порогового обнаружения нарушителя, применяющимся в средствах и системах обнаружения, использующих различные физические принципы действия. Техническим результатом изобретения является повышение информативности и оптимизация соотношения между вероятностью обнаружения нарушителя и средней наработкой на ложную тревогу с помощью ручной или адаптивной установки порогового уровня. Технический результат достигается тем, что производят измерение параметров сигнала нарушителя и помехи, вычисление соответствующих установленному порогу вероятности обнаружения и наработки на ложную тревогу и отображение их оператору, установкой порога добиваются требуемого соотношения вероятности обнаружения и наработки на ложную тревогу. В вариантах способа используется фиксирование наработки на ложную тревогу или вероятности обнаружения и адаптивное изменение порога при изменении уровня помехи. Расчеты производят в предположении нормального закона распределения помехи. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к способам порогового обнаружения нарушителя, применяющимся в средствах и системах обнаружения, использующих различные физические принципы действия.
Эти способы основаны на обнаружении сигнала, выделяющегося при преодолении нарушителем контролируемой области пространства, называемой зоной обнаружения, на фоне помех, вызываемых различными дестабилизирующими факторами. Основными характеристиками средств обнаружения, использующих эти способы обнаружения, являются вероятность обнаружения и средняя наработка на ложную тревогу. «Средняя наработка на ложную тревогу» или средний интервал времени между ложными тревогами - общепринятый в технике охранной сигнализации термин, эквивалентный термину «вероятность ложной тревоги», применяющемуся в радиолокации, поэтому они оба будут использоваться в соответствующих местах текста. Также будут использоваться термины «нарушитель» и «цель», как объект обнаружения. Указанные основные характеристики определяются уровнями сигнала и помехи и их соотношением, а также пороговым уровнем срабатывания.
Один из аналогов заявленного способа описан в патенте RU №2455692, МКИ G08В 13/00, G01S 13/36 «Способ обнаружения нарушителя в контролируемой зоне», заявлено 15.12.2010 г., опубликовано 10.07.2012 г. Он заключается в том, что контролируемую зону облучают импульсным радиосигналом, при приеме импульсного радиосигнала выделяют сигнал нарушителя в виде изменения амплитуды принимаемого импульсного радиосигнала при появлении нарушителя в контролируемой зоне, сравнивают сигнал нарушителя с пороговым уровнем и формируют сигнал тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня. Устройство, в котором используется указанный способ, является радиоволновым средством обнаружения, его помехи обусловлены колебаниями растительности в зоне обнаружения, проводящих предметов (проводов, кабелей, элементов заграждения), резкими изменениями погодных условий, электромагнитными воздействиями и т.п. Этот способ рассчитан на использование метрового и дециметрового диапазонов длин волн, поэтому влияние растительности, изменений погодных условий в нем минимально. Кроме того, в нем используется сверхширокополосные зондирующие сигналы, что обеспечивает ограничение поперечных размеров зоны чувствительности и влияния подвижных тел за пределами зоны чувствительности. Тем не менее, помехи остаются, и они ухудшают характеристики обнаружения и помехоустойчивости.
Оптимальное соотношение между вероятностью обнаружения нарушителя и средней наработкой на ложную тревогу можно установить, правильно выбирая пороговый уровень срабатывания. Как правило, пороговый уровень устанавливают в процессе контрольных преодолений зоны обнаружения, добиваясь срабатывания при преодолении зоны обнаружения в различных местах и различными способами. При этом неизвестно, какие характеристики получились. Подтверждение вероятности обнаружения и наработки на ложную тревогу требует большого объема испытаний и значительных затрат времен
Установка порогового уровня при настройке практически осуществляется «вслепую», по факту срабатывания при нескольких преодолениях зоны обнаружения. Это связано с недостаточной информативностью способа обнаружения нарушителя, не позволяющей контролировать при настройке и в процессе эксплуатации основные характеристики - вероятность обнаружения и наработку на ложную тревогу, и оптимизировать их соотношение, что является недостатком аналога. Указанный недостаток свойственен практически всем способам и средствам обнаружения, известным авторам.
Известны способы обнаружения нарушителя, в которых пороговый уровень устанавливается адаптивно в зависимости от уровня помех. Такой способ описан, например, в эксплуатационном документе «Средство обнаружения сейсмическое «БСК-С». Руководство по эксплуатации. БАЖК.425139.010 РЭ», НИКИРЭТ, инв. №3198, с. 73-75 (http://www.nikiret.ru\Главная\Продукция\Комплексы и средства оперативно-тактического назначения\Комплекс сигнализационный быстроразвертываемый (БСК) «Паутина-М»\БСК-С\Руководство по эксплуатации). В нем с помощью сейсмодатчиков выделяют сигнал нарушителя, сравнивают его с пороговым уровнем и при превышении сигналом нарушителя порогового уровня после соответствующей обработки по классификации объекта-нарушителя формируют сигнал тревоги. В средстве обнаружения измеряется помеховый фон (уровень помехи), и пороговый уровень устанавливается в соответствии с этим помеховым фоном. При его увеличении, соответственно увеличивается и пороговый уровень. Это позволяет повысить наработку на ложную тревогу за счет вероятности обнаружения. В средстве обнаружения предусмотрена и ручная корректировка порогового уровня по результатам контрольных пересечений зоны обнаружения, как описано в источнике «Средство обнаружения сейсмическое «БСК-С». Руководство по эксплуатации. БАЖК.425139.010 РЭ», НИКИРЭТ, инв. №3198, с. 79, 80, (http://www.nikiret.ru\Главная\Продукция\Комплексы и средства оперативно-тактического назначения\Комплекс сигнализационный быстроразвертываемый (БСК) «Паутина-М»\БСК-С\Руководство по эксплуатации).
Описанный способ обнаружения нарушителя содержит наибольшее количество общих признаков с первым вариантом заявленного способа и может быть его прототипом. Общие признаки - выделение сигнала нарушителя, сравнение его с пороговым уровнем и формирование сигнала тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня, измерение уровня помехи.
Несмотря на то, что в этом способе и устройстве предусмотрено достаточно подробное информирование оператора в процессе настройки, предусмотрено отображение информации о классе нарушителя (одиночный - групповой - транспортное средство), все же отсутствует информирование об основных текущих характеристиках - вероятности обнаружения и наработке на ложную тревогу, и возможность оптимизировать их соотношение, что ограничивает функциональные возможности способа обнаружения. Это является недостатком прототипа.
Способов обнаружения нарушителя с такими функциональными возможностями, как предоставление оператору текущей информации об основных характеристиках - вероятности обнаружения и наработке на ложную тревогу, оптимизация соотношения этих характеристик, не найдено в классе охранной сигнализации. Но в смежных областях техники, например, в радиолокации, применяются способы обнаружения сигнала на фоне помех, в которых фиксируется вероятность ложной тревоги (при переходе к нашей терминологии - наработка на ложную тревогу) и устанавливается адаптивный порог, зависимый от уровня помех. В литературе аббревиатурой названия такого подхода является CFAR (constant false alarm rate - постоянный уровень ложных тревог), в отечественной литературе - ПЧЛТ (постоянная частота ложных тревог) или ПУЛТ (постоянный уровень ложных тревог).
Такой способ описан, например, в статье Чухломина И.Е., Файзулина Н.А. Анализ обнаружителя log-CFAR с цифровым адаптивным порогом обнаружения на фоне морских помех, «Журнал радиоэлектроники», №2, 2015 г. В этом способе выделяют сигнал обнаруживаемого объекта (цели), сравнивают его с пороговым уровнем и формируют сигнал тревоги после превышения сигналом цели порогового уровня, при этом задают фиксированную вероятность ложной тревоги, измеряют среднеквадратическое отклонение помехи, и вычисляют пороговый уровень с учетом заданной вероятности ложной тревоги, измеренного среднеквадратического отклонения помехи и закона распределения помехи. При изменении среднеквадратического отклонения помехи изменяют пороговый уровень, поддерживая заданную вероятность ложной тревоги.
Этот способ может являться прототипом второго и третьего вариантов заявленного способа, т.к. для третьего варианта более близкого аналога не нашлось.
Общие признаки со вторым вариантом заявленного способа - выделение сигнала нарушителя, сравнение его с пороговым уровнем и формирование сигнала тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня, причем задают фиксированное значение средней наработки на ложную тревогу, измеряют среднеквадратическое отклонение помехи и вычисляют пороговый уровень по заданной средней наработке на ложную тревогу и измеренному среднеквадратическому отклонению помехи, при изменении среднеквадратического отклонения помехи изменяют пороговый уровень для поддержания заданной средней наработки на ложную тревогу.
Общие признаки с третьим вариантом заявленного способа - выделение сигнала нарушителя, сравнение его с пороговым уровнем и формирование сигнала тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня, причем измеряют среднеквадратическое отклонение помехи и вычисляют пороговый уровень, при изменении среднеквадратического отклонения помехи изменяют пороговый уровень.
Этот способ, как и предыдущие, имеет недостаточную информативность, поскольку поддержание постоянной наработки на ложную тревогу при повышении уровня помех снижает вероятность обнаружения, а она не контролируется, до какой степени она снизилась - неизвестно, и когда она становится неприемлемой - тоже неизвестно. При неприемлемо малой вероятности обнаружения может потребоваться откорректировать заданную наработку на ложную тревогу, оптимизируя соотношение наработки на ложную тревогу и вероятности обнаружения, а когда это сделать - тоже неизвестно. Это ограничивает функциональные возможности способа обнаружения, по крайней мере, применительно к области охранной сигнализации.
Целью и техническим результатом заявленных вариантов способа является повышение информативности путем вычисления и предоставления оператору текущих значений вероятности обнаружения и наработки на ложную тревогу, обеспечение оптимального соотношения характеристик вероятности обнаружения и наработки на ложную тревогу путем ручной или адаптивной регулировки порогового уровня, и расширение за счет этого функциональных возможностей способа.
Варианты способа имеют общую цель и используют схожие существенные признаки, поэтому они объединены в единой заявке на группу изобретений.
Для достижения цели изобретения в первом варианте способа обнаружения нарушителя, заключающемся в выделении сигнала нарушителя, сравнении его с пороговым уровнем и формировании сигнала тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня, причем измеряют среднеквадратическое отклонение помехи, согласно заявленному изобретению дополнительно измеряют амплитуду сигнала нарушителя и при установке порогового уровня вычисляют и отображают оператору значения вероятности обнаружения и средней наработки на ложную тревогу, соответствующие установленному пороговому уровню и измеренным амплитуде сигнала нарушителя и среднеквадратическому отклонению помехи, пороговый уровень устанавливают в соответствии с желаемым соотношением вероятности обнаружения и средней наработки на ложную тревогу.
Во втором варианте способа обнаружения нарушителя, заключающемся в выделении сигнала нарушителя, сравнении его с пороговым уровнем и формировании сигнала тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня, причем задают фиксированное значение средней наработки на ложную тревогу, измеряют среднеквадратическое отклонение помехи и вычисляют пороговый уровень по заданной средней наработке на ложную тревогу и измеренному среднеквадратическому отклонению помехи, при изменении среднеквадратического отклонения помехи изменяют пороговый уровень для поддержания заданной средней наработки на ложную тревогу, согласно заявленному изобретению дополнительно измеряют амплитуду сигнала нарушителя, вычисляют вероятность обнаружения по измеренным амплитуде сигнала нарушителя и среднеквадратическому отклонению помехи, и вычисленному пороговому уровню, отображают оператору значения вероятности обнаружения и средней наработки на ложную тревогу.
В третьем варианте способа обнаружения нарушителя, заключающемся в выделении сигнала нарушителя, сравнении его с пороговым уровнем и формировании сигнала тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня, причем измеряют среднеквадратическое отклонение помехи и вычисляют пороговый уровень, при изменении среднеквадратического отклонения помехи изменяют пороговый уровень, согласно заявленному изобретению дополнительно измеряют амплитуду сигнала нарушителя, задают требуемую вероятность обнаружения, пороговый уровень вычисляют по заданной вероятности обнаружения и измеренным амплитуде сигнала нарушителя и среднеквадратическому отклонению помехи, при изменении среднеквадратического отклонения помехи изменяют пороговый уровень для поддержания заданной вероятности обнаружения, вычисляют среднюю наработку на ложную тревогу по измеренному среднеквадратическому отклонению помехи и рассчитанному пороговому уровню, отображают оператору значения вероятности обнаружения и средней наработки на ложную тревогу.
При этом в каждом из вариантов измерение амплитуды сигнала нарушителя производят при выполнении контрольных преодолений зоны обнаружения, среднеквадратическое отклонение помехи выделяют ее детектированием и усреднением с постоянной времени, гораздо большей длительности сигнала нарушителя, с последующим пересчетом к среднеквадратическому отклонению, а вычисления производят в предположении нормального закона распределения помехи.
Способ обнаружения нарушителя поясняется рисунками, приведенными на фиг. 1, 2, 3, 4.
На фиг. 1 приведены зависимости средней наработки на ложную тревогу и вероятности обнаружения от порогового уровня при различных уровнях помех. Фиг. 2 поясняет измерение параметров сигнала и помехи. На фиг. 3 приведена схема алгоритма функционирования способа в трех вариантах (режимах). Фиг. 4 иллюстрирует пример использования способа в средстве обнаружения.
Выше отмечены основные помеховые факторы, воздействующие на средство обнаружения и вызывающие помехи флуктуационного характера. В соответствии с центральной предельной теоремой теории вероятностей (Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Радио и связь, 1989. - 656 с, с. 73, с. 132) совокупность таких помех может быть отнесена к случайным процессам с гауссовским (нормальным) законом распределения. Тогда, измеряя текущие параметры сигналов и помех, можно рассчитать основные характеристики средств обнаружения и выбрать пороговый уровень в соответствии с требуемым критерием.
При нормальном законе распределения помехи вероятность обнаружения нарушителя определится как вероятность превышения сигналом нарушителя порогового уровня (Горяинов В.Т., Журавлев А.Г., Тихонов В.И. Статистическая радиотехника: Примеры и задачи. Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.И. Тихонова. - М.: Сов. радио, 1980. - 544 с, с. 27):
Figure 00000001
где: Uc - амплитуда сигнала,
Up - пороговый уровень,
σ - среднеквадратическое отклонение помехи,
Ф(x) - интеграл вероятности от аргумента x,
erƒ(x) - функция ошибок от аргумента x.
Здесь интеграл вероятности заменен функцией ошибок для удобства последующих расчетов.
Средняя наработка на ложную тревогу определится как средний период превышения случайным процессом (помехой) порогового уровня (Горяинов В.Т., Журавлев А.Г., Тихонов В.И. Статистическая радиотехника: Примеры и задачи. Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.И. Тихонова. - М.: Сов. радио, 1980. - 544 с, с. 394):
Figure 00000002
где: τ - постоянная времени усреднения помехи и сигнала.
Формула (2) дает значение ТЛТ непосредственно в часах, как это принято в технике охранной сигнализации.
На фиг. 1 показаны рассчитанные по приведенным формулам зависимости средней наработки на ложную тревогу ТЛТ и вероятности обнаружения Po, от порогового уровня Uр для различных среднеквадратических значений помехи σ. В них принято τ=0,1 си Uс=1 В, т.е. аргументы нормированы относительно амплитуды сигнала. Средней наработке на ложную тревогу соответствуют прямые линии и левая шкала в логарифмическом масштабе, вероятности обнаружения соответствуют кривые линии и правая шкала в линейном масштабе. Графики приведены совместно для сравнения их зависимостей от порогового уровня. Из графиков видно, что, изменяя пороговый уровень Up, можно улучшать одну из характеристик за счет другой и устанавливать желательное соотношение между ними в зависимости от важности той или другой характеристики в каждой конкретной ситуации.
Для расчетов и отображения оператору основных характеристик средства обнаружения (TЛТ и Po) требуется измерить параметры сигнала и помехи. На фиг. 2,а приведена запись сигналограммы реального сигнала 1 с помехой 2, а на фиг. 2,б - сигналограмма с детектированными сигналом и помехой. На ней показаны измеряемые параметры сигнала и помехи: 3 - амплитуда сигнала Uc и 4 - усредненный уровень помехи
Figure 00000003
. На сигналограмме показан также пороговый уровень 5 - Uр.
Измеряемое среднее значение (математическое ожидание) детектированной гауссовской помехи определяется как:
Figure 00000004
где:
Figure 00000005
- плотность вероятности помехи x при нормальном распределении.
В соответствии с (3) среднеквадратическое отклонение помехи σ больше, чем измеренное среднее значение
Figure 00000006
. Поэтому при расчетах следует брать:
Figure 00000007
Схема функционирования способа в трех режимах установки порогового уровня приведена на фиг. 3. На схеме не приведены основные операции, заключающиеся в выделении сигнала нарушителя, сравнении его с пороговым уровнем и формировании сигнала тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня, а показаны только операции, относящиеся к процессу формирования порогового уровня и расчетов основных характеристик.
Во всех режимах исходной является операция 6 - измерение амплитуды сигнала. Для измерения амплитуды сигнала Uc необходимо при настройке выполнить контрольное преодоление зоны обнаружения. Измеренное значение сохраняется и используется в дальнейшем без изменения. Измеряется минимальная амплитуда сигнала. Для этого преодоление зоны обнаружения нужно выполнить в самых сложных условиях, чтобы все реальные преодоления давали сигналы с амплитудой, не менее зафиксированной.
Далее следует операция 7 выбора режима - нужно выбрать режим установки порогового уровня из трех вариантов:
- ручной 8 с контролем Po и ТЛТ,
- адаптивный 9 с фиксированной наработкой на ложную тревогу ТЛТ,
- адаптивный 10 с фиксированной вероятностью обнаружения Po.
Ручной режим и первый вариант способа обнаружения нарушителя соответствует среднему столбцу схемы на фиг. 3.
После выбора ручного режима следует операция 11 установки порогового уровня Un. Пороговый уровень устанавливается в диапазоне (0,5…0,9)⋅Uc. Затем следует операция 12 измерения уровня помехи
Figure 00000003
. Измерение уровня помехи осуществляется постоянно с отслеживанием его изменения в процессе функционирования. Усреднение уровня помехи при измерении следует производить с постоянной времени, гораздо большей длительности сигнала нарушителя, чтобы этот сигнал не влиял на измеренный уровень помехи и не искажал результатов расчетов.
Далее выполняется операция 13, при которой по установленному пороговому уровню и измеренным параметрам сигнала и помехи рассчитывают характеристики ТЛТ и Po по приведенным выше формулам. На заключительном этапе 14, анализируя полученные значения характеристик, оценивают их соответствие желательным значениям. При несоответствии возвращаются к этапу 11, изменяют пороговый уровень и контролируют новые рассчитанные значения характеристик. Пороговым уровнем можно улучшить одну из характеристик за счет другой. При соответствии полученных характеристик желательным значениям процесс завершают (событие 15). Пороговый уровень оставляют таким, при котором получено оптимальное соотношение характеристик.
При реализации расчетов по приведенным формулам (1) и (2) программным путем функция ошибок erƒ(x) не всегда удобна. С достаточной точностью она может быть заменена функцией
Figure 00000008
При х≥1 относительная разница между этими функциями Δ<<1%. Расчеты с использованием функции (5) легко реализуются программным путем с помощью микроконтроллера.
Адаптивный режим с постоянным значением средней наработки на ложную тревогу ТЛТ соответствует второму варианту способа обнаружения нарушителя. Он показан правым столбцом на схеме фиг. 3. После выбора этого режима нужно в соответствии с операцией 16 установить фиксированное значение наработки на ложную тревогу ТЛТ и после измерения уровня помехи
Figure 00000003
по операции 17 выполнить операцию 18 по расчету порогового уровня Up, соответствующего наработке на ложную тревогу ТЛТ. Пороговый уровень Up, рассчитывается из формулы (2), которая с учетом (5) преобразуется в следующую формулу:
Figure 00000009
Выражение (6) явно не решается относительно Uр, оно решено эвристическим методом:
Figure 00000010
Погрешность расчетов Up по формуле (7) не превышает 0,8% в приведенном на фиг. 1 диапазоне изменения параметров. Расчеты по формуле (7) могут быть реализованы программным путем с помощью микроконтроллера. После расчета по формуле (7) порогового уровня Uр, соответствующего заданному значению наработки на ложную тревогу ТЛТ, выполняется операция 19 и по формуле (1) рассчитывается вероятность обнаружения Po. При расчетах по формуле (1) для реализации их программным путем также используется замена (5).
Описанный процесс, начиная с операции 17 измерения уровня помехи
Figure 00000003
, выполняется непрерывно в процессе функционирования средства обнаружения. При изменении уровня помехи рассчитывается новое значение порогового уровня Uр и новое значение вероятности обнаружения Рo. Таким образом, при изменении уровня помехи за счет соответствующего изменения порогового уровня и вероятности обнаружения поддерживается постоянное значение наработки на ложную тревогу. Полученные характеристики Рo и TЛТ отображаются оператору (событие 15).
Адаптивный режим с постоянным значением вероятности обнаружения Pо соответствует третьему варианту способа обнаружения нарушителя. Он показан левым столбцом на схеме фиг. 3. После выбора этого режима в соответствии с операцией 20 нужно установить фиксированное значение вероятности обнаружения Pо и после измерения уровня помехи Un по операции 21 в соответствии с операцией 22 выполнить расчет порогового уровня Uр, соответствующего установленной вероятности обнаружения Po. Пороговый уровень Up рассчитывается из формулы (1), которая с учетом (3) преобразуется в следующую формулу:
Figure 00000011
В таком виде (8) легко решается относительно Up:
Figure 00000012
После расчета по формуле (9) порогового уровня Up, соответствующего заданному значению вероятности обнаружения Po, выполняется операция 23 и по формуле (2) рассчитывается наработка на ложную тревогу ТЛТ.
Описанный процесс, начиная с операции 21 измерения уровня помехи
Figure 00000003
, выполняется непрерывно в процессе функционирования средства обнаружения. При изменении уровня помехи рассчитывается новое значение порогового уровня Uр и новое значение наработки на ложную тревогу TЛТ. Таким образом, при изменении уровня помехи за счет соответствующего изменения порогового уровня и наработки на ложную тревогу поддерживается постоянное значение вероятности обнаружения. Полученные характеристики Po и TЛТ отображаются оператору (событие 15).
На фиг. 4 показан пример использования способа обнаружения нарушителя. Укрупненная схема устройства, в котором используется способ, показана на фиг. 4,а. Она содержит передатчик 24 и приемник 25, которые формируют зону обнаружения 26. Выходной сигнал приемника 25 представляет собой смесь сигнала нарушителя 1 и помехи 2, показанные на фиг. 2,а. Эта смесь подается на микроконтроллер 27, который ее оцифровывает (преобразует в цифровую форму) и выполняет с ней операции, предусмотренные заявленным способом. Результат обработки сигнала и помехи поступает в средство отображения информации 28. Это средство отображения обычно выполняется в двух вариантах - носимом в виде пульта настройки и стационарном для отображения информации оператору. Связь средства обнаружения со средствами отображения информации осуществляется с помощью цифрового интерфейса.
На фиг. 4,б показан экран пульта настройки, на котором отображается выводимая информация. На верхней строке отображается номер контролируемого участка рубежа. Пунктирной горизонтальной шкалой для наглядности отображаются измеряемые параметры с пороговым уровнем. Вся шкала соответствует амплитуде сигнала, принятой за единицу. Остальные параметры нормированы относительно амплитуды сигнала. Риской в начале шкалы отмечен уровень помехи Un, соответствующий среднеквадратическому отклонению помехи σ, второй риской отмечен пороговый уровень Up. Эти параметры показываются также в числовом виде на первой из нижних строк экрана. На второй из нижних строк показаны полученные значения вероятности обнаружения Рo и наработки на ложную тревогу ТЛТ. С помощью клавиатуры пульта можно изменять пороговый уровень, контролируя получающиеся при этом Po и ТЛТ. Пороговый уровень устанавливается таким, при котором полученные значения характеристик Po и ТЛТ и их соотношение окажутся приемлемыми. В других режимах (вариантах способа) с помощью клавиатуры можно задавать вероятность обнаружения или наработку на ложное срабатывание и контролировать остальные параметры. Полученное значение порогового уровня поступает на операции обнаружения сигнала нарушителя.
Варианты способа могут быть реализованы в устройстве обнаружения нарушителя и по отдельности, и совместно. При совместной реализации возможен выбор варианта способа, как изображено на фиг. 3, и возможна их параллельная реализация с тремя вариантами пороговых уровней и тремя выходами сигнала тревоги. В последнем случае есть возможность сравнить между собой варианты алгоритмов обработки сигналов с различными, в т.ч. адаптивными пороговыми уровнями, по основным характеристикам.
Введение признаков измерения параметров сигнала нарушителя и помехи и вычисление соответствующих установленному порогу вероятности обнаружения и наработки на ложную тревогу позволяет повысить информативность способа обнаружения нарушителя, отображая оператору текущие основные характеристики средства обнаружения и их изменение в процессе функционирования, упростить процесс и повысить качество настройки средства обнаружения, использовать три режима работы, включая адаптивные с фиксированной наработкой на ложную тревогу или с фиксированной вероятностью обнаружения. Это расширяет функциональные возможности систем обнаружения.
Критерии выбора того или иного режима определяются ценой ошибки первого рода (ложной тревоги) или второго рода (пропуска нарушителя). Как правило, в системах охраны наибольшую цену имеет риск пропустить нарушителя, поэтому третий режим с гарантированной вероятностью обнаружения может быть наиболее востребован. Однако в различных задачах охраны критерии эффективности могут быть различными.
Оптимальный выбор режима работы в соответствии с критериями оценки риска, оптимальная настройка средства обнаружения и контроль его текущего состояния позволяют повысить эффективность и гибкость применения средств обнаружения и безопасность охраняемых объектов.

Claims (4)

1. Способ обнаружения нарушителя, заключающийся в выделении сигнала нарушителя, сравнении его с пороговым уровнем и формировании сигнала тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня, причем измеряют среднеквадратическое отклонение помехи, отличающийся тем, что дополнительно измеряют амплитуду сигнала нарушителя и при установке порогового уровня вычисляют и отображают оператору значения вероятности обнаружения и средней наработки на ложную тревогу, соответствующие установленному пороговому уровню и измеренным амплитуде сигнала нарушителя и среднеквадратическому отклонению помехи, пороговый уровень устанавливают в соответствии с желаемым соотношением вероятности обнаружения и средней наработки на ложную тревогу.
2. Способ обнаружения нарушителя, заключающийся в выделении сигнала нарушителя, сравнении его с пороговым уровнем и формировании сигнала тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня, причем задают фиксированное значение средней наработки на ложную тревогу, измеряют среднеквадратическое отклонение помехи и вычисляют пороговый уровень по заданной средней наработке на ложную тревогу и измеренному среднеквадратическому отклонению помехи, при изменении среднеквадратического отклонения помехи изменяют пороговый уровень для поддержания заданной средней наработки на ложную тревогу, отличающийся тем, что дополнительно измеряют амплитуду сигнала нарушителя, вычисляют вероятность обнаружения по измеренным амплитуде сигнала нарушителя и среднеквадратическому отклонению помехи, и вычисленному пороговому уровню, отображают оператору значения вероятности обнаружения и средней наработки на ложную тревогу.
3. Способ обнаружения нарушителя, заключающийся в выделении сигнала нарушителя, сравнении его с пороговым уровнем и формировании сигнала тревоги при превышении сигналом нарушителя порогового уровня, причем измеряют среднеквадратическое отклонение помехи и вычисляют пороговый уровень, при изменении среднеквадратического отклонения помехи изменяют пороговый уровень, отличающийся тем, что дополнительно измеряют амплитуду сигнала нарушителя, задают требуемую вероятность обнаружения, пороговый уровень вычисляют по заданной вероятности обнаружения и измеренным амплитуде сигнала нарушителя и среднеквадратическому отклонению помехи, при изменении среднеквадратического отклонения помехи изменяют пороговый уровень для поддержания заданной вероятности обнаружения, вычисляют среднюю наработку на ложную тревогу по измеренному среднеквадратическому отклонению помехи и рассчитанному пороговому уровню, отображают оператору значения вероятности обнаружения и средней наработки на ложную тревогу.
4. Способ обнаружения нарушителя по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что измерение амплитуды сигнала нарушителя производят при выполнении контрольных преодолений зоны обнаружения, среднеквадратическое отклонение помехи выделяют ее детектированием и усреднением с постоянной времени, гораздо большей длительности сигнала нарушителя, с последующим пересчетом к среднеквадратическому отклонению, а вычисления производят в предположении нормального закона распределения помехи.
RU2017109314A 2017-03-20 2017-03-20 Способ обнаружения нарушителя (варианты) RU2661753C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017109314A RU2661753C1 (ru) 2017-03-20 2017-03-20 Способ обнаружения нарушителя (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017109314A RU2661753C1 (ru) 2017-03-20 2017-03-20 Способ обнаружения нарушителя (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2661753C1 true RU2661753C1 (ru) 2018-07-19

Family

ID=62917069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017109314A RU2661753C1 (ru) 2017-03-20 2017-03-20 Способ обнаружения нарушителя (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2661753C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0834166B1 (en) * 1995-06-22 2002-02-27 David John Dando Intrusion sensing systems
RU2212691C1 (ru) * 2002-11-28 2003-09-20 Калининградский военный институт ФПС РФ Адаптивное устройство обнаружения и классификации сейсмических сигналов
RU72342U1 (ru) * 2007-12-26 2008-04-10 Владимир Иванович Пигарев Устройство для охранной сигнализации
EP1505531B1 (en) * 2000-11-29 2009-06-17 Mobile Technics LLC Method and apparatus for RFID communicating
US7573384B2 (en) * 2004-11-12 2009-08-11 Giorgio Tonelli Method and system for detecting attempts at malicious action against an installation under surveillance
RU2365945C1 (ru) * 2008-07-09 2009-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) Способ обнаружения перемещающихся объектов по сейсмическому сигналу
RU2455692C1 (ru) * 2010-12-15 2012-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") Способ обнаружения нарушителя в контролируемой зоне

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0834166B1 (en) * 1995-06-22 2002-02-27 David John Dando Intrusion sensing systems
EP1505531B1 (en) * 2000-11-29 2009-06-17 Mobile Technics LLC Method and apparatus for RFID communicating
RU2212691C1 (ru) * 2002-11-28 2003-09-20 Калининградский военный институт ФПС РФ Адаптивное устройство обнаружения и классификации сейсмических сигналов
US7573384B2 (en) * 2004-11-12 2009-08-11 Giorgio Tonelli Method and system for detecting attempts at malicious action against an installation under surveillance
RU72342U1 (ru) * 2007-12-26 2008-04-10 Владимир Иванович Пигарев Устройство для охранной сигнализации
RU2365945C1 (ru) * 2008-07-09 2009-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) Способ обнаружения перемещающихся объектов по сейсмическому сигналу
RU2455692C1 (ru) * 2010-12-15 2012-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") Способ обнаружения нарушителя в контролируемой зоне

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5611157B2 (ja) 時空間適応処理を用いてレーダー信号におけるターゲットを検出する方法
CN106297114B (zh) 一种入侵物检测方法及装置
EP1712931A1 (en) Method and apparatus for detecting a target in a scene
JP2017531410A (ja) Ｇｎｓｓ妨害信号検出
US20040246000A1 (en) Method of detecting partial discharges and diagnostic system for electrical apparatus
US9664776B2 (en) Device for warning of radar traps
WO2007009175A1 (en) Interferometric signal processing
US6232882B1 (en) Warning system and method for detection of tornadoes
Bokal et al. Generalized copula ambiguity function application for radar signal processing
Falconi et al. Bayesian statistical analysis of ground-clutter for the relative calibration of dual polarization weather radars
RU2510043C1 (ru) Способ определения дальности до поверхности земли
RU2661753C1 (ru) Способ обнаружения нарушителя (варианты)
CN105812076B (zh) 基于统计域联合时频域的辐射计射频干扰检测方法与装置
RU2372626C1 (ru) Способ определения дальности до поверхности земли
JP4266858B2 (ja) 局地的豪雨監視システム
EP3153883A1 (en) Detection apparatus, underwater detection apparatus, radar apparatus, and detection method
Johansson et al. Improved passive acoustic detection of divers in harbor environments using pre-whitening
RU2436120C2 (ru) Способ динамического радиационного контроля
Watts et al. Coherent radar performance in sea clutter
CN116047524A (zh) 一种双偏振天气雷达数据质量实时评估方法及系统
Conte et al. Adaptive CFAR detection in compound-Gaussian clutter with circulant covariance matrix
US20100060290A1 (en) Identification of power system primary arcs based on pulse density
EP3640672B1 (en) Systems and methods for distance independent acoustical differential signature detection
KR100976941B1 (ko) 전파 빔 센서를 통한 침입 검출 방법
Watts Modelling of coherent detectors in sea clutter