RU2209467C2 - Device and method for detection of penetration of a person through the contour of restricted area - Google Patents

Device and method for detection of penetration of a person through the contour of restricted area Download PDF

Info

Publication number
RU2209467C2
RU2209467C2 RU2000133137/09A RU2000133137A RU2209467C2 RU 2209467 C2 RU2209467 C2 RU 2209467C2 RU 2000133137/09 A RU2000133137/09 A RU 2000133137/09A RU 2000133137 A RU2000133137 A RU 2000133137A RU 2209467 C2 RU2209467 C2 RU 2209467C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
seismic
receivers
line
contour
Prior art date
Application number
RU2000133137/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000133137A (en
Inventor
нов Б.М. Емель
Б.М. Емельянов
Ю.Ф. Зыков
Д.Д. Кашуба
Н.В. Меркачев
В.Д. Ноздрачев
С.М. Прохоров
В.И. Скрипак
В.П. Чернов
Original Assignee
ЗАО Научно-технический центр "Юпитер-Z"
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 ЗАО Научно-технический центр "Юпитер-Z" filed Critical ЗАО Научно-технический центр "Юпитер-Z"
Priority to RU2000133137/09A priority Critical patent/RU2209467C2/en
Publication of RU2000133137A publication Critical patent/RU2000133137A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2209467C2 publication Critical patent/RU2209467C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: safeguard equipment, applicable at protection of open territories against an unauthorized access of people. SUBSTANCE: the device for detection of a trespasser at an attempt to cross the border-line of a restricted area consists of remote receivers of seismic signals located along the contour, connected to the central equipment of the observation post through an extended cable. The remote receivers include seismic sensors, for example, geophones with a principal sensitivity to the vertical component of vibrations of the seismic field and amplifiers. The equipment of the observation post, beside the frequency filter within 5 to 100 Hz includes the systems of detection of a break and a short-circuit fault in the cable cores, and the remote receivers-diodes for protection against accidental errors at a connection and repair. The above monitoring, protection, as well as the supply of electric power to the amplifiers in the remote receivers do not need additional cable cores. The two-row installation of seismic receiver along the contour makes it possible to determine the side from which the trespasser approaches the contour, and their location in the vertices of an isosceles rectangle whose leg is in parallel with the border-line - the angle between the direction to the target and the contour line. The trespasser is detected as a result of successive procedures of frequency filtration - first within 5 to 100 Hz, and then in narrower band typical for the given specific locality. EFFECT: reduced error probability and enhanced radius of system action, detection direction of movement of the trespasser, simplified construction of the device. 8 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к охранной технике и может использоваться при защите открытых территорий от несанкционированного доступа людей. The invention relates to security equipment and can be used to protect open areas from unauthorized access by people.

Известны различные системы обнаружения проникновения движущихся объектов на запрещенную территорию с фиксацией факта пересечения контура этой территории. Физические принципы работы этих систем различны. Распространены лучевые системы, в которых, например, фиксируется факт пересечения инфракрасного излучения или применяются волоконно-оптические протяженные и просто оптические сейсмические датчики, реагирующие на любые возмущения и составляющие несколько уровней защиты периметра (см., например, "Perimeter security system" EP 0082729 А2, publ. 29.06.83 Bulletin 83/26). There are various systems for detecting the penetration of moving objects into a forbidden territory with fixing the fact of the intersection of the contour of this territory. The physical principles of operation of these systems are different. Radiation systems are common in which, for example, the fact of the intersection of infrared radiation is recorded or fiber-optic extended and simply optical seismic sensors are used that respond to any disturbances and constitute several levels of perimeter protection (see, for example, "Perimeter security system" EP 0082729 A2 , publ. 06/29/83 Bulletin 83/26).

Основным недостатком таких систем является высокая стоимость датчиков и невозможность различения факта пересечения контура человеком или другим объектом, например, животным. The main disadvantage of such systems is the high cost of the sensors and the inability to distinguish the fact of crossing the contour by a person or other object, for example, an animal.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система охраны периметров и классификации вторжения Псайкон (PSICON - Perimeter Security and Intrusion Classification - см. рекламный лист фирмы Geoquip Ltd, опубл. декабрь 1999г. http://mail.garnet.ru/~geoquip). Она состоит из установленных по контуру относительно дешевых приемников сейсмических сигналов - геофонов, соединенных с анализатором сигналов (аппаратурой поста наблюдения) многожильным кабелем. Closest to the proposed invention is a perimeter security and intrusion classification system Psykon (PSICON - Perimeter Security and Intrusion Classification - see the advertising sheet of Geoquip Ltd, publ. December 1999. http://mail.garnet.ru/~geoquip). It consists of relatively cheap seismic signal receivers — geophones installed along the circuit, connected to a signal analyzer (observation post equipment) by a multicore cable.

Геофонный датчик представляет собой электромагнитный осциллятор, содержащий свободно колеблющийся магнит, расположенный внутри соленоида. При регистрации вибраций магнит геофона колеблется относительно катушки, в которой наводится электродвижущая сила индукции, пропорционально скорости пересечения силовых линий магнитного поля. Геофоны являются весьма чувствительными приборами, и именно поэтому попытки их применения для защиты периметров ранее были безуспешными. Надежная работа охранной системы предъявляет высокие требования к производительности анализаторов, к которым подключаются геофоны, т.к. необходимо отличать сравнительно слабые сигналы вторжения от всех других сигналов, к которым чувствительны геофоны. Для большинства применений геофонный датчик вторжения в системе Псайкон обеспечивает радиус чувствительности 1,5 метра. Чтобы образовать непрерывную зону охраны, геофоны располагают на расстоянии 3 м друг от друга. The geophone sensor is an electromagnetic oscillator containing a freely oscillating magnet located inside the solenoid. When registering vibrations, the geophone magnet oscillates relative to the coil in which the electromotive force of the induction is induced, in proportion to the speed of intersection of the magnetic field lines. Geophones are very sensitive instruments, and that is why attempts to use them to protect perimeters have previously been unsuccessful. Reliable operation of the security system places high demands on the performance of analyzers to which geophones are connected, as it is necessary to distinguish relatively weak intrusion signals from all other signals to which geophones are sensitive. For most applications, the Geophone intrusion detector in the Psykon system provides a sensitivity radius of 1.5 meters. To form a continuous protection zone, geophones are located at a distance of 3 m from each other.

Система Псайкон позволяет классифицировать сигналы путем сравнения их с типовыми "образами", хранящимися в памяти анализатора. Параметры сигналов, генерируемых геофонами в результате активности нарушителя зависят от нескольких факторов. Сюда входят материал ограды или тип почвы, расположение и ориентация датчиков, а также некоторые другие параметры. Поэтому важно, чтобы все геофоны в данной зоне были установлены одинаковым образом. Нарушение этого требования усложняет процесс "обучения" системы, для которой необходимо запомнить различные отклики от различных групп датчиков. Записанные сигналы являются по сути эталонами типовых сигналов вторжения ("опасных" сигналов), а также сигналов помех от окружающих предметов ("безопасных"). При регистрации опасных сигналов система выдает сигнал тревоги; на безопасные сигналы система не реагирует. Эталонные сигналы записывают в память тогда, когда система проходит стадию "обучения" непосредственно на объекте. В этом режиме реальные сигналы от геофонов преобразовываются в соответствующие им образы, которые затем последовательно записываются в модуль анализатора. К каждому модулю можно подключить до 64 геофонов, что соответствует протяженности охраняемой зоны около 200 метров. При этом точность локализации места вторжения не более 50 м. Подключение геофонов к модулю анализатора производится с помощью многожильного кабеля с витыми парами. Каждая из витых пар подает сигнал с отдельного геофона-датчика к предпроцессору. Типичный многожильный кабель содержит 20 витых пар, одна из которых обычно используется как датчик целостности самого кабеля. The Psykon system allows you to classify signals by comparing them with typical “images” stored in the analyzer's memory. The parameters of the signals generated by geophones as a result of the activity of the intruder depend on several factors. This includes the fence material or soil type, the location and orientation of the sensors, as well as some other parameters. Therefore, it is important that all geophones in a given area are installed in the same way. Violation of this requirement complicates the process of "learning" the system, for which it is necessary to remember different responses from different groups of sensors. The recorded signals are in fact the standards of typical intrusion signals ("dangerous" signals), as well as interference signals from surrounding objects ("safe"). When registering dangerous signals, the system gives an alarm; The system does not respond to safe signals. Reference signals are recorded in memory when the system goes through the “training” stage directly at the facility. In this mode, real signals from geophones are converted into their corresponding images, which are then sequentially recorded in the analyzer module. Up to 64 geophones can be connected to each module, which corresponds to the length of the protected area of about 200 meters. At the same time, the accuracy of localization of the invasion site is not more than 50 m. Geophones are connected to the analyzer module using a multicore cable with twisted pairs. Each of the twisted pairs delivers a signal from a separate geophone-sensor to the preprocessor. A typical multicore cable contains 20 twisted pairs, one of which is usually used as an integrity sensor for the cable itself.

Основным недостатком прототипа является описанная необходимость записи эталонных сигналов, т. е. необходимость "обучения" системы, для которой предварительно запоминаются отклики от различных объектов и групп датчиков в данных конкретных условиях. При этом возникает требование сохранения конфигурации расположения датчиков или ее точного повторения. Кроме того, недостатком является отсутствие возможности определения направления на объект, а также наличие специальных пар жил для питания и контроля обрыва или короткого замыкания в кабеле. The main disadvantage of the prototype is the described need to record reference signals, that is, the need for "training" of the system, for which responses from various objects and groups of sensors are stored in these specific conditions. This raises the requirement of maintaining the configuration of the location of the sensors or its exact repetition. In addition, the disadvantage is the inability to determine the direction to the object, as well as the presence of special pairs of cores for power and control of a break or short circuit in the cable.

Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение помехозащищенности и увеличение радиуса действия системы, конкретизация направления передвижения нарушителя, а также упрощение структуры системы и ее обслуживания.Disclosure of Invention
The problem to which the present invention is directed is to increase the noise immunity and increase the radius of the system, specify the direction of movement of the intruder, and also simplify the structure of the system and its maintenance.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата при осуществлении изобретения, который заключается в снижении потока ложных тревог, подавлении помех от удаленных источников, в осуществлении кумулятивных процедур временной обработки, получении возможности определения направления движения человека относительно рубежа наблюдения, оптимизации системы питания и поиска причин и места неисправностей. The problem is solved by achieving a technical result in the implementation of the invention, which consists in reducing the flow of false alarms, suppressing interference from remote sources, in the implementation of cumulative procedures for temporary processing, gaining the ability to determine the direction of movement of a person relative to the line of observation, optimizing the power system and finding reasons and places of malfunctions.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны, содержащем расположенные по контуру сейсмические приемники, в которые включены сейсмические датчики в виде, например, геофонов с преимущественной чувствительностью к вертикальной составляющей сейсмического поля, предварительный дифференциальный и парафазный усилители, соединенные протяженным кабелем с аппаратурой поста наблюдения, содержащей приемный модуль информации со вторым дифференциальным усилителем, систему цифровой обработки и источник питания, резисторы нагрузки, включенные в цепь питания парафазного усилителя вынесены в аппаратуру поста наблюдения, соединение которой с каждым сейсмоприемником осуществлено единственной парой жил. Между выходом второго дифференциального усилителя и системой цифровой обработки включен частотный фильтр с полосой пропускания 5÷100 Гц. Параллельно резисторам нагрузки парафазного усилителя подключены компараторы, выходы которых являются входами генераторов с частотами f1 и f2. Выходы генераторов соединены с входом системы цифровой обработки.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for detecting human penetration through the band gap containing seismic receivers located along the circuit, which include seismic sensors in the form of, for example, geophones with primary sensitivity to the vertical component of the seismic field, preliminary differential and paraphase amplifiers, connected by an extended cable to the equipment of the observation post containing the receiving information module with the second differential device divisor of, digital processing system and power supply, load resistors included in the amplifier paraphase supply chain rendered in hardware observation post, which connect to each geophone performed a single pair of conductors. Between the output of the second differential amplifier and the digital processing system, a frequency filter with a passband of 5 ÷ 100 Hz is switched on. Parallel to the load resistors of the paraphase amplifier, comparators are connected, the outputs of which are inputs of generators with frequencies f 1 and f 2 . The outputs of the generators are connected to the input of the digital processing system.

Сейсмические приемники могут быть расположены группами по два приемника в группе, при этом они установлены по линии, перпендикулярной рубежу наблюдения на расстоянии 8÷10 м. Seismic receivers can be located in groups of two receivers in a group, while they are installed along a line perpendicular to the line of observation at a distance of 8 ÷ 10 m.

Сейсмические приемники могут быть расположены группами по три приемника в группе, при этом они установлены в вершинах равнобедренного прямоугольного треугольника, катет которого ориентирован вдоль рубежа и составляет 8÷10 м. Seismic receivers can be located in groups of three receivers in a group, while they are installed at the vertices of an isosceles right triangle, the leg of which is oriented along the boundary and is 8 ÷ 10 m.

В цепи питания парафазных усилителей могут содержаться расположенные в сейсмоприемнике диоды. The power supply circuit of paraphase amplifiers may contain diodes located in the geophone.

Указанный технический результат достигается также тем, что в способе обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны, в котором сигнал от приближения человека к контуру фиксируют приемниками сейсмических сигналов и передают в аппаратуру поста наблюдения, где подвергают фильтрации и принимают решение об обнаружении цели, сигнал сначала фильтруют в широком диапазоне частот 5-100 Гц, а потом фильтруют в предварительно найденном по результатам калибровки района на достижение максимального значения отношения сигнал/помеха поддиапазоне этого широкого диапазона, затем выделяют максимальные значения амплитуд принятых колебаний с одно - трехкратной периодичностью с длительностью периода 1•10-2÷3•10-2 сек., определенных в результате сравнения сигнала, возникающего в каждые последующие промежутки времени длительностью 6•10-2÷7•10-2 сек. со средним значением сигнала, найденном за каждые 5 сек. Причем каждые последующие промежутки усреднения начинают до окончания предыдущего. В случае совпадения с точностью не менее 90% частоты повторений выделенных значений с частотой повторения характерных для шагов человека сигналов - 60÷120 шагов в минуту, а также наличия нарастания интенсивности с последующим ее убыванием, принимают решение об обнаружении нарушителя.The indicated technical result is also achieved by the fact that in the method for detecting human penetration through the band gap, in which the signal from the person’s proximity to the circuit is fixed by seismic signal receivers and transmitted to the observation station equipment, where they are filtered and a decision is made to detect the target, the signal is first filtered in a wide frequency range of 5-100 Hz, and then filtered in the area previously found by the calibration results to achieve the maximum signal / noise ratio the sub-range of this wide range, then the maximum values of the amplitudes of the received oscillations are selected with one to three times the frequency with a period duration of 1 • 10 -2 ÷ 3 • 10 -2 sec., determined as a result of comparing the signal that occurs in each subsequent time intervals of 6 • 10 -2 ÷ 7 • 10 -2 sec. with the average signal value found for every 5 seconds. Moreover, each subsequent intervals of averaging begins before the end of the previous one. In case of coincidence with an accuracy of at least 90% of the repetition rate of the selected values with the repetition rate of signals characteristic of human steps - 60 ÷ 120 steps per minute, as well as the presence of an increase in intensity with its subsequent decrease, they decide to detect the intruder.

Каждый последующий промежуток осреднения может начинаться в середине предыдущего. Each subsequent averaging period may begin in the middle of the previous one.

В случае использования групп, состоящих из двух сейсмических приемников, расположенных по линии, перпендикулярной линии наблюдения, регистрируют момент приема сигнала ближайшим к движущемуся объекту сейсмическим приемником одной группы, затем следующим по ходу распространения сигнала приемником той же группы, и по величине и знаку промежутка времени между моментами приема сигнала приемниками одной группы определяют сторону движения человека относительно линии наблюдения. Если же используются группы, каждая из которых включает в себя по три установленных в вершинах равнобедренного прямоугольного треугольника сейсмоприемника, то по величине и знаку отношения значения временной задержки между моментами регистрации сигнала приемниками, расположенными по катету, ориентированному вдоль рубежа наблюдения, к значению временной задержки между моментами регистрации сигнала приемниками, расположенными вдоль другого катета, ориентировочно определяют угол между направлением на цель и линией рубежа, который пропорционален arcctg Δt1/Δt2, где Δt1 и Δt2 - значения указанных временных задержек. Причем такое определение производится без учета скорости распространения сигнала.In the case of using groups consisting of two seismic receivers located along a line perpendicular to the observation line, the moment of signal reception by the seismic receiver of one group closest to the moving object is recorded, then by the receiver of the same group following the signal propagation, and in magnitude and sign of the time interval between the moments of signal reception, the receivers of one group determine the direction of human movement relative to the observation line. If groups are used, each of which includes three seismic receivers installed at the vertices of an isosceles right triangle, then the magnitude and sign of the ratio of the time delay value between the moments of the signal registration by the receivers located along the leg, oriented along the observation line, to the time delay between the moments of signal registration by receivers located along another leg, roughly determine the angle between the direction to the target and the line of the boundary, which arcctg Δt 1 / Δt 2 is proportional, where Δt 1 and Δt 2 are the values of the indicated time delays. Moreover, such a determination is made without taking into account the propagation speed of the signal.

Вынесение резисторов нагрузки парафазного усилителя в аппаратуру поста наблюдения позволяет использовать одну и ту же пару жил протяженного кабеля от одного приемника как для передачи сейсмосигнала, так и для дистанционного электропитания усилителей в приемном модуле, а также обеспечить с помощью комбинаций компараторов и генераторов электрических колебаний с частотами, лежащими в пределах рабочей полосы станции наблюдения, функционирование системы дистанционного контроля короткого замыкания и обрыва в каждой паре жил кабеля. The removal of the load resistors of the paraphase amplifier in the equipment of the observation post allows the use of the same pair of long cable conductors from one receiver both for transmitting the seismic signal and for remote power supply of the amplifiers in the receiving module, as well as providing using combinations of comparators and generators of electrical oscillations with frequencies lying within the working band of the monitoring station, the operation of the remote control system for short circuit and open circuit in each pair of cable conductors.

Наличие в цепи нагрузки парафазного усилителя диодов исключает выход из строя системы усиления в сейсмоприемниках при неправильном подключении источника питания. The presence of a paraphase amplifier of the diodes in the load circuit eliminates the failure of the amplification system in the geophones if the power supply is incorrectly connected.

В результате многочисленных исследований авторов в районах с различными грунтами, гидрометеорологическими и климатическими условиями и их сезонными изменениями, определяющими условия формирования и распространения сейсмосигналов, выявлены признаки этих сигналов, характерные для человека при его передвижении от шага до бега на фоне ближних и дальних сейсмических полей, в том числе на фоне сейсмосигналов от мелких животных. As a result of numerous studies of the authors in areas with different soils, hydrometeorological and climatic conditions and their seasonal changes that determine the conditions for the formation and propagation of seismic signals, the signs of these signals are revealed that are typical for a person moving from step to run against the background of near and far seismic fields, including against the background of seismic signals from small animals.

На основании этого при обнаружении идущего человека осуществляется фильтрация сейсмоимпульса по его длительности, форме и спектру. Параметры фильтра оптимизируются к району использования системы с учетом обеспечения наибольшего отношения сигнал/помеха для сейсмоимпульса, возбужденного шагающим человеком. Это позволяет отстроиться от сейсмосигналов, отличных по спектру от сигналов, возбужденных шагающим или бегущим человеком и увеличить радиус действия одиночного приемника и всего устройства. В результате, несмотря на увеличение числа сейсмоприемников при расположении группами, их количество по сравнению с прототипом все равно остается меньшим. Важным оказался также тот факт, что в выбранном диапазоне частот 5÷100 Гц влияние таких факторов как грунт, ветер, время года и т.д. оказалось минимальным. Based on this, when a walking person is detected, the seismic pulse is filtered by its duration, shape and spectrum. The filter parameters are optimized for the area of use of the system, taking into account the highest signal-to-noise ratio for the seismic pulse excited by a walking person. This allows you to tune away from seismic signals that differ in spectrum from the signals excited by a walking or running person and increase the radius of action of a single receiver and the entire device. As a result, despite the increase in the number of geophones when arranged in groups, their number compared to the prototype still remains smaller. Also important was the fact that in the selected frequency range of 5 ÷ 100 Hz the influence of such factors as soil, wind, season, etc. turned out to be minimal.

Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется фигурами 1÷7.Brief Description of the Drawings
The invention is illustrated by figures 1 ÷ 7.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства. Figure 1 presents a block diagram of a device.

Фиг. 2а, б иллюстрируют принцип работы сейсмоприемника и диаграмму направленности его чувствительности. FIG. 2a, b illustrate the principle of the seismic receiver and the pattern of its sensitivity.

На фиг.3а показаны типичные колебания почвы от шагов человека, а на фиг. 3б их частотный спектр. FIG. 3a shows typical soil vibrations from human steps, and FIG. 3b their frequency spectrum.

Фиг. 4 раскрывает схему системы встроенного контроля возможных причин сбоя работы устройства. FIG. 4 discloses a diagram of an integrated control system for possible causes of a device malfunction.

На фиг.5а, б, в показано расположение сейсмоприемников в зависимости от требуемой степени точности обнаружения нарушителя. On figa, b, c shows the location of the geophones, depending on the required degree of accuracy of detection of the intruder.

Фиг. 6 представлена для разъяснения определения угла между линией рубежа и направлением на цель. FIG. 6 is presented to clarify the determination of the angle between the line of the line and the direction to the target.

На фиг.7 представлена зависимость интенсивности колебаний почвы при прохождении человеком контура контролируемой зоны. Figure 7 shows the dependence of the intensity of soil vibrations when a person passes the contour of a controlled zone.

Лучший вариант осуществления изобретения
Устройство (фиг.1) состоит из расположенных по контору сейсмических приемников 1, соединенных с аппаратурой поста наблюдения 2 посредством симметричной пары жил кабеля 3. Каждый приемник содержит сейсмический датчик, например геофон 4, выход которого подключен к входу дифференциального усилителя 5. Выход этого усилителя соединен со входом парафазного усилителя 6, два выхода которого являются выходами приемника 1, подключенными через диоды 7 и 8 к паре жил кабеля 3, причем диод 7 включен в направлении наилучшего пропускания тока от аппаратуры поста наблюдения 2 к приемнику 1, а диод 8 - в противоположном. Аппаратура поста наблюдения 2 содержит дифференциальный усилитель 9, входы которого соединены с концами жил кабеля 3 через конденсаторы 10 и 11. К этим же концам подключены резисторы нагрузки 12 и 13 парафазного усилителя 6 и схемы встроенного контроля 14 и 15, причем выходы последних подключены к выходу частотного фильтра 16, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя 9. Выход фильтра 16 является выходом приемного модуля информации 17 и соединен с системой цифровой обработки 18 всей системы.The best embodiment of the invention
The device (Fig. 1) consists of seismic receivers 1 located in the office and connected to the equipment of the observation post 2 by means of a symmetrical pair of cable wires 3. Each receiver contains a seismic sensor, for example, a geophon 4, the output of which is connected to the input of the differential amplifier 5. The output of this amplifier connected to the input of the paraphase amplifier 6, the two outputs of which are the outputs of the receiver 1, connected through diodes 7 and 8 to a pair of cores of cable 3, and the diode 7 is turned on in the direction of the best transmission of current from the equipment hundred observation 2 to the receiver 1, and the diode 8 - in the opposite direction. The equipment of observation post 2 contains a differential amplifier 9, the inputs of which are connected to the ends of the cores of cable 3 through capacitors 10 and 11. The load resistors 12 and 13 of the paraphase amplifier 6 and the built-in control circuits 14 and 15 are connected to the same ends, and the outputs of the latter are connected to the output a frequency filter 16, the input of which is connected to the output of the differential amplifier 9. The output of the filter 16 is the output of the receiving information module 17 and is connected to the digital processing system 18 of the entire system.

В состав аппаратуры поста наблюдения 2 входят также стабилизаторы электрического напряжения 19 и 20, которые соединены с блоком питания постоянного электрического тока 21 всего устройства, а их выходы подключены к резисторам 12 и 13, низкочастотному фильтру 16, к системам контроля 14 и 15 и усилителю 9. The equipment of observation post 2 also includes voltage stabilizers 19 and 20, which are connected to a DC power supply unit 21 of the entire device, and their outputs are connected to resistors 12 and 13, a low-pass filter 16, to control systems 14 and 15, and an amplifier 9 .

Устройство работает следующим образом. Колебания почвы от шагов человека вызывают колебания с одной степенью свободы перпендикулярно поверхности земли магнита 22 геофона 4, подвешенного относительно его корпуса 23 на эластичных пружинах 24 и вставленного в катушку 25, которая жестко прикреплена к корпусу 23 (фиг.2а). Колебания магнита 22 вдоль оси катушки 25 наводят в последней индукционный ток, изменения которого усиливаются усилителем 5. Такая конструкция обеспечивает регистрацию вертикальной составляющей колебаний почвы. Причем чувствительность к ним внутри угла α (фиг.2б) имеет косинусоидальное распределение, а к колебаниям, распространяющимся в телесном угле β, минимальна, что дает возможность отстроиться от помех, имеющих продольную составляющую. Электрические колебания с выхода усилителя 5 подаются на базу парафазного усилителя 6 и благодаря наличию резистора 12 в коллекторной, а резистора 13 в эммитерной цепях этого усилителя, сдвинутые по фазе на π радиан, поступают по симметричной паре токоведущих жил кабеля 3 на вход дифференциального усилителя 9. The device operates as follows. Oscillations of the soil from human steps cause oscillations with one degree of freedom perpendicular to the surface of the earth of the magnet 22 of the geophone 4, suspended relative to its body 23 on elastic springs 24 and inserted into a coil 25, which is rigidly attached to the body 23 (figa). Oscillations of the magnet 22 along the axis of the coil 25 induce in the latter an induction current, the changes of which are amplified by the amplifier 5. This design ensures the registration of the vertical component of the soil vibrations. Moreover, the sensitivity to them inside the angle α (Fig.2b) has a cosine distribution, and to the vibrations propagating in the solid angle β, it is minimal, which makes it possible to tune out interference having a longitudinal component. Electrical oscillations from the output of amplifier 5 are fed to the base of a paraphase amplifier 6 and due to the presence of a resistor 12 in the collector, and a resistor 13 in the emitter circuits of this amplifier, phase shifted by π radians, they arrive through a symmetrical pair of current-carrying conductors of cable 3 to the input of differential amplifier 9.

С целью уменьшения рассеяния энергии питания на длинном кабеле 3 величины сопротивлений резисторов нагрузки 12 и 13 выбраны превышающими значения сопротивлений токоведущих жил кабеля 3 в 4-5 раз. Через резисторы 26 и 27 подается питание дифференциального усилителя 5, а конденсаторы 28 и 29 служат для исключения в цепи питания переменной составляющей сигнала. In order to reduce the dissipation of the supply energy on the long cable 3, the resistance values of the load resistors 12 and 13 are selected to be 4-5 times higher than the resistance values of the current-carrying conductors of cable 3. Through the resistors 26 and 27, power is supplied to the differential amplifier 5, and capacitors 28 and 29 serve to exclude the variable component of the signal in the power circuit.

После усиления электрические колебания фильтруются в низкочастотном фильтре 16 с полосой пропускания 5÷100 Гц и затем поступают в систему цифровой обработки 18. Независимо от грунта, сезонных и климатических условий в указанной полосе частот содержится основная энергия сейсмосигнала от шагов человека (фиг.3а, б) и минимальный уровень сейсмических помех. After amplification, the electrical vibrations are filtered in a low-pass filter 16 with a bandwidth of 5 ÷ 100 Hz and then fed to the digital processing system 18. Regardless of the soil, seasonal and climatic conditions, the indicated frequency band contains the main energy of the seismic signal from the steps of a person (Fig. 3a, b) ) and the minimum level of seismic interference.

Системы встроенного контроля 14 и 15 служат для контроля обрыва жил или их короткого замыкания в кабеле 3. Они состоят (фиг.4) из компараторов 30 и 31, функциональные входы которых подключены к токоведущим жилам кабеля 3 и являются входами систем 14 и 15, а выходы подключены к генераторам частоты 32 и 33. Выходы последних, в свою очередь, через конденсаторы 34 и 35 соединены с входами блока цифровой обработки 18. Опорные напряжения на компараторы 30, 31 подаются от стабилизаторов напряжения 19 и 20. Пороги срабатывания компараторов выбраны так, что при исправных токоведущих жилах кабеля 3 падение напряжения на резисторах нагрузки 12 и 13 парафазного усилителя 9 не является достаточным для срабатывания компаратора. При этом напряжение на выходе компараторов будет отсутствовать. При обрыве жил кабеля 3 ток через резистор 12 прекратится, электрическое напряжение на функциональном входе компаратора 30 станет равно опорному, и произойдет срабатывание этого компаратора. Наличие выходного напряжения компаратора 30 включает работу генератора 32, генерирующего электрические колебания с частотой f1. Во время короткого замыкания в кабеле происходит резкое уменьшение сопротивления и возрастание силы тока. В связи с тем, что поданное на компаратор 31 опорное напряжение отрицательно, а увеличение тока через резистор 13 поднимет напряжение на функциональном входе этого компаратора, произойдут его срабатывание и запуск генератора 33 с частотой f2.The built-in control systems 14 and 15 are used to control the open circuit or their short circuit in cable 3. They consist (Fig. 4) of comparators 30 and 31, the functional inputs of which are connected to the current-carrying conductors of cable 3 and are inputs of systems 14 and 15, and the outputs are connected to the frequency generators 32 and 33. The outputs of the latter, in turn, are connected through the capacitors 34 and 35 to the inputs of the digital processing unit 18. The reference voltages to the comparators 30, 31 are supplied from the voltage stabilizers 19 and 20. The thresholds for the operation of the comparators are selected as follows: what if good x current-carrying conductors of cable 3, the voltage drop across the load resistors 12 and 13 of the paraphase amplifier 9 is not sufficient for the comparator to operate. In this case, the voltage at the output of the comparators will be absent. If the cores of cable 3 are broken, the current through the resistor 12 will stop, the voltage at the functional input of the comparator 30 will become equal to the reference, and this comparator will be triggered. The presence of the output voltage of the comparator 30 includes the operation of the generator 32, generating electrical oscillations with a frequency f 1 . During a short circuit in the cable there is a sharp decrease in resistance and an increase in current strength. Due to the fact that the reference voltage supplied to the comparator 31 is negative, and an increase in the current through the resistor 13 will raise the voltage at the functional input of this comparator, it will trigger and start the generator 33 with a frequency f 2 .

Поступление колебаний с частотой f1 или f2 на вход системы обработки 18 является сигналом о неисправности в линии передачи сигналов, а отсутствие сейсмосигналов при отсутствии частот f1 и f2 будет сигнализировать о неисправности в сейсмическом приемном модуле 1, который является сменным блоком. При появлении сигналов f1 и f2 сейсмосигнал будет также отсутствовать.The arrival of oscillations with a frequency f 1 or f 2 at the input of the processing system 18 is a signal of a malfunction in the signal line, and the absence of seismic signals in the absence of frequencies f 1 and f 2 will signal a malfunction in the seismic receiver module 1, which is a removable unit. When the signals f 1 and f 2 appear, the seismic signal will also be absent.

Конденсаторы 10 и 11 служат для предотвращения подачи постоянного напряжения от стабилизаторов напряжения 19 и 20 на входы усилителя 9, а описанное выше включение диодов 7 и 8 обеспечивает защиту приемного модуля 1 от случайного неправильного (перепутали плюс с минусом) включения блока питания 21 или от перепутывания жил при ремонте. Capacitors 10 and 11 serve to prevent the supply of constant voltage from voltage stabilizers 19 and 20 to the inputs of amplifier 9, and the inclusion of diodes 7 and 8 described above protects the receiving module 1 from accidental incorrect (mixed up plus or minus) switching on of power supply 21 or from mixing up lived during the repair.

На фиг.5 показано соотношение расстояния между сейсмическими приемниками в трех случаях. Соответственно, на фиг.5а представлено соотношение расстояния D между одиночными приемниками и радиуса их чувствительности. На фиг.5б - двухрядное размещение приемников, а на фиг.5в - случай из групп по три приемника. Здесь D - расстояние между сейсмоприемниками при их одиночном расположении по контролируемому контуру или расстояние между группами приемников. Это расстояние из-за необходимости обеспечения непрерывности контура должно быть меньше удвоенного радиуса чувствительности, d - расстояние между сейсмоприемниками внутри группы. Figure 5 shows the relationship of the distance between seismic receivers in three cases. Accordingly, FIG. 5a shows the ratio of the distance D between single receivers and their radius of sensitivity. On figb - two-row placement of receivers, and figv - case of groups of three receivers. Here D is the distance between the geophones when they are located alone along the contour or the distance between the groups of receivers. This distance, due to the need to ensure continuity of the contour, should be less than twice the radius of sensitivity, d is the distance between the geophones inside the group.

При построении системы по второму и третьему вариантам расстояние между сейсмоприемниками выбирается из условия возможности измерения разности между моментами времени приема сейсмосигналов двумя или тремя сейсмоприемниками в группе. Соотношение между указанными расстояниями следующее: D > d > Vτ, где V - скорость распространения сейсмоимпульса, а τ - время его существования. На практике в зависимости от условий D=20÷80 м, a d=8÷10 м. When constructing the system according to the second and third options, the distance between the geophones is selected from the condition that it is possible to measure the difference between the times of the reception of the seismic signals by two or three geophones in the group. The relationship between the indicated distances is as follows: D> d> Vτ, where V is the seismic pulse propagation velocity, and τ is its lifetime. In practice, depending on the conditions, D = 20 ÷ 80 m, a d = 8 ÷ 10 m.

Двухрядное расположение сейсмических приемников обеспечивает не только обнаружение шагающего человека, пересекающего рубеж, но и, по опережению момента приема сейсмосигнала левым или правым приемником по отношению к линии контура, определение стороны подхода человек к рубежу. Факт движения подтверждается по изменению величины опережения. The two-row arrangement of seismic receivers provides not only the detection of a walking person crossing the line, but also, ahead of the time of receiving the seismic signal by the left or right receiver in relation to the contour line, determining the person’s approach to the line. The fact of movement is confirmed by a change in the amount of lead.

В случае расположения приемников группами по три (по одному в каждой вершине равнобедренного прямоугольного треугольника) обеспечивается определение направления на цель, т.е. определение угла, под которым человек приближается к контуру запрещенной зоны на данном его участке. Точное определения этого угла требует громоздких вычислений, на практике же можно воспользоваться приближением, основанным на следующем. Пусть φ (фиг.6) угол между линией контура (ВС) и линией, проведенной от сейсмоприемника, установленного в вершине (В) прямого угла треугольника АВС (AB=BC=d), к точке (М) нахождения нарушителя в данный момент. При ВМ>>ВС можно принять, что одновременно выполняются условия: АК перпендикулярно BL, CL перпендикулярно BL, а МА=МК и ML=MC. Тогда из треугольника BLC cosφ=BL/d, а из треугольника ВАК cosψ = sinφ = BK/d.
Получается, что ctgφ=BL/BK. Если считать, что моменты приема сигнала в точках С, В и А соответственно t1, t2 и t3, а скорость его распространения V, то BL = V(t2-t1) = VΔt1, a BK = -V(t3-t2) = -VΔt2 Таким образом, φ = arcctgΔt1/Δt2, т.е. по знаку и величине правой части этого равенства определяется направление на цель. Факт движения в этом случае подтверждается по изменению значений Δt1 и Δt2.If the receivers are arranged in groups of three (one at each vertex of an isosceles right triangle), the direction to the target is determined, i.e. determination of the angle at which a person approaches the contour of the forbidden zone in his given area. The exact definition of this angle requires cumbersome calculations, but in practice, you can use the approximation based on the following. Let φ (Fig. 6) be the angle between the contour line (BC) and the line drawn from the geophone installed at the vertex (B) of the right angle of triangle ABC (AB = BC = d) to the point (M) of the intruder's current location. When VM >> BC, we can assume that the following conditions are satisfied at the same time: AK perpendicular to BL, CL perpendicular to BL, and MA = MK and ML = MC. Then from the triangle BLC cosφ = BL / d, and from the triangle VAK cosψ = sinφ = BK / d.
It turns out that ctgφ = BL / BK. If we assume that the moments of signal reception at points C, B and A are t 1 , t 2 and t 3 , respectively, and its propagation speed is V, then BL = V (t 2 -t 1 ) = VΔt 1 , a BK = -V (t 3 -t 2 ) = -VΔt 2 Thus, φ = arcctgΔt 1 / Δt 2 , i.e. the sign and size of the right side of this equality determines the direction to the target. The fact of movement in this case is confirmed by a change in the values of Δt 1 and Δt 2 .

Анализ записей сейсмосигналов, а также изучение физики процесса передвижения человека позволили сделать следующие выводы. An analysis of the records of seismic signals, as well as a study of the physics of the process of human movement, allowed us to draw the following conclusions.

Наиболее устойчивой, свойственной данному объекту и инвариантной по отношению к характеристикам среды является поведенческая функция шагающего по поверхности земли человека. Осуществляя целенаправленное движение, человек ритмично воздействует на поверхность, находящуюся под ногами, перемещаясь с постоянной скоростью. Скорость движения не может быть очень высокой (как правило не более 120 шагов в минуту) или очень низкой (не менее 60 шагов в минуту). Как показывает практика, частота шага человека достаточна стабильна (относительная устойчивость не хуже 5÷10%). К тому же, находясь в своего рода "особой зоне", (а именно в таких зонах ставят скрытно работающие, пассивные системы обнаружения) человек осуществляет практически безостановочное движение, совершая лишь редкие кратковременные остановки. Кроме того, шагающий человек не может внезапно появиться в непосредственной близости от сейсмоприемника, он приближается к приемнику и уровень его воздействия на приемник нарастает постепенно. Анализ самого сигнала, обусловленного воздействием ноги на поверхность показывает, что это кратковременный периодический импульс с вполне определенной частотой заполнения. Эта частота называется частотой "звона" грунта и зависит от свойств грунта, сезона, погодных условий, температуры окружающего воздуха. Сама же длительность сигнала составляет порядка одного - трех периодов колебаний (фиг.3а). Форма импульса близка к косинусоидальной с некоторым затягиванием в конце. Полоса спектра таких сигналов может составлять 1,0÷1,5 октавы (фиг.3б). The most stable, characteristic of this object and invariant with respect to the characteristics of the environment is the behavioral function of a person walking on the surface of the earth. Carrying out a purposeful movement, a person rhythmically acts on the surface under his feet, moving at a constant speed. Speed cannot be very high (usually no more than 120 steps per minute) or very low (at least 60 steps per minute). As practice shows, the frequency of a person’s step is stable enough (relative stability is not worse than 5 ÷ 10%). In addition, being in a kind of "special zone" (namely, in these areas they set up secretly working, passive detection systems), a person performs almost non-stop movement, making only rare short-term stops. In addition, a walking person cannot suddenly appear in the immediate vicinity of the geophone, it is approaching the receiver and the level of its impact on the receiver is increasing gradually. An analysis of the signal itself, due to the influence of the foot on the surface, shows that this is a short-term periodic impulse with a well-defined filling frequency. This frequency is called the frequency of "ringing" of the soil and depends on the properties of the soil, season, weather conditions, ambient temperature. The signal duration itself is of the order of one to three periods of oscillation (figa). The shape of the impulse is close to cosine with some pulling at the end. The spectrum band of such signals can be 1.0 ÷ 1.5 octaves (figb).

Экспериментами было показано, что частота звона в случае средних и хороших грунтов и обычного шага лежит в полосе частот, ограниченной снизу 15÷35 Гц, а сверху в пределах 45÷90 Гц. It was shown by experiments that the frequency of ringing in the case of medium and good soils and the usual pitch lies in the frequency band bounded below 15 ÷ 35 Hz, and above within 45 ÷ 90 Hz.

В общем случае процесс обработки сейсмосигнала состоит из следующих этапов:
- полосовая фильтрация;
- осреднение;
- определение параметров поведенческой функции.In general, the processing of a seismic signal consists of the following steps:
- band pass filtering;
- averaging;
- determination of the parameters of a behavioral function.

Полосовая фильтрация позволяет существенно снизить влияние помех за пределами полосы частот колебаний от шагов человека. Band-pass filtering can significantly reduce the influence of interference outside the frequency band of human steps.

Осреднение исключает колебания, затрудняющие поиск максимальных уровней принимаемого сигнала от шагов человека. Оно осуществляется операцией нахождения среднего модуля значений сигнала в окне осреднения колебаний на частоте "звона" среды. Длина окна может выбираться в пределах 2-4 периодов. Averaging eliminates fluctuations that make it difficult to find the maximum levels of the received signal from the steps of a person. It is carried out by the operation of finding the average module of signal values in the window of averaging oscillations at the frequency of the "ringing" of the medium. The window length can be selected within 2-4 periods.

Определение параметров поведенческой функции предусматривает использование логических правил, позволяющих отбрасывать локальные изменения сигнала, обусловленные влиянием кратковременных сейсмических полей и оставлять лишь те, которые укладываются в рамки изложенных выше физических представлений о свойствах сигнала от воздействия на грунт шагающего человека. В частности, одной из характерных черт передвижения человека с целью пересечь контур какой-либо территории является сначала повышение интенсивности принимаемого геофоном сигнала, а после пересечения контура уменьшение интенсивности (фиг.7). Determining the parameters of a behavioral function involves the use of logical rules that allow you to discard local changes in the signal due to the influence of short-term seismic fields and leave only those that fit into the framework of the physical concepts presented above about the properties of the signal from the action of a walking person on the ground. In particular, one of the characteristic features of a person’s movement in order to cross the contour of a territory is first to increase the intensity of the signal received by the geophone, and after crossing the contour, decrease the intensity (Fig. 7).

Итак, обнаружение нарушителя, намеревающегося пересечь контур запрещенной зоны, происходит следующим способом. После того, как установили сейсмоприемники, т. е. образовали контур запрещенной зоны, необходимо экспериментально определить частотный диапазон колебаний максимальной интенсивности в сейсмосигнале от шагов человека. Этот диапазон зависит от грунта, погоды, времени года и т.п., но он всегда является поддиапазоном полосы 5÷100 Гц. В процессе приема реальных сигналов в течение каждых 5 сек. усреднением значений амплитуд принятых колебаний происходит определение порога - среднего значения сейсмического сигнала. Затем в каждые 60÷70 миллисекунд находят колебания с амплитудами, максимально превышающими порог. Если серии этих колебаний обладают частотой "звона", т.е. одно - трехкратным периодом и повторяются с частотой 60÷120 повторений в минуту, нарастают, а затем убывают по интенсивности (прохождения контура), то принимают решение об обнаружении нарушителя. Возможен также учет числа повторений серий этих колебаний, например, число нарастающих по интенсивности сигналов должно быть не менее трех. So, the detection of the intruder intending to cross the band gap occurs in the following way. After the geophones have been installed, i.e. formed the contour of the forbidden zone, it is necessary to experimentally determine the frequency range of oscillations of the maximum intensity in the seismic signal from human steps. This range depends on the soil, weather, season, etc., but it is always a sub-band of the band 5 ÷ 100 Hz. In the process of receiving real signals for every 5 seconds. by averaging the values of the amplitudes of the received oscillations, a threshold is determined - the average value of the seismic signal. Then, every 60 ÷ 70 milliseconds, oscillations are found with amplitudes exceeding the threshold as much as possible. If a series of these oscillations have a “ringing” frequency, i.e. one to three times and repeated at a frequency of 60 ÷ 120 repetitions per minute, increase, and then decrease in intensity (passing the circuit), then decide on the detection of the intruder. It is also possible to take into account the number of repetitions of a series of these oscillations, for example, the number of signals increasing in intensity should be at least three.

Таким образом, рассмотренный метод распадается на две стадии: спектрально-энергетическую обработку сигнала, согласованную с особенностями спектра одиночного сигнала от шагающего человека в конкретных условиях (характеристика грунта, погодные условия, сезон и т.д.) и вторичную обработку, согласованную с характеристиками класса цели - движущего человека, существенно отличающимися, например, от характеристик животных. Экспериментальные испытания подтвердили эффективность обнаружения шагающих людей в сложной сигнало-помеховой обстановке при различных внешних условиях и грунтах на достаточно больших расстояниях. Thus, the considered method splits into two stages: spectral-energy processing of the signal, consistent with the characteristics of the spectrum of a single signal from a walking person in specific conditions (soil characteristics, weather conditions, season, etc.) and secondary processing, consistent with class characteristics goals - a moving person, significantly different, for example, from the characteristics of animals. Experimental tests have confirmed the effectiveness of detecting walking people in a complex signal-noise environment under various environmental conditions and soils at sufficiently large distances.

Промышленная применимость
Многоканальное построение системы передачи сигналов и дистанционного электропитания обеспечивает сокращение количества радиоэлементов в предварительных усилителях, резко уменьшает потери в кабеле при дистанционном электропитании выносной аппаратуры, что предопределяет возможность использования малогабаритных кабелей (типа ТПП 30х2) с диаметром токоведущих жил 0,4÷0,5 мм и низковольтных источников дистанционного электропитания (12÷15 В) при протяженности магистрали до 10÷15 км. Также обеспечивается более высокая степень надежности системы, ее ремонтопригодность, унификация элементов, безопасность эксплуатации и дешевизна. В действующих образцах используются геофоны GS20DX, а в качестве предварительных усилителей - микросхемы К1407УД2.Industrial applicability
The multi-channel construction of a signal transmission system and remote power supply reduces the number of radio elements in pre-amplifiers, dramatically reduces cable losses during remote power supply of external equipment, which makes it possible to use small-sized cables (type CCI 30x2) with a diameter of live conductors of 0.4 ÷ 0.5 mm and low-voltage sources of remote power supply (12 ÷ 15 V) with a length of the line up to 10 ÷ 15 km. It also provides a higher degree of reliability of the system, its maintainability, unification of elements, safe operation and low cost. In current samples, GS20DX geophones are used, and K1407UD2 microcircuits are used as preliminary amplifiers.

Claims (8)

1. Устройство обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны, содержащее расположенные по контуру сейсмические приемники, включающие в себя сейсмические датчики в виде геофонов с преимущественной чувствительностью к вертикальной составляющей сейсмического поля, предварительные дифференциальные и парафазные усилители, соединенные протяженным кабелем с аппаратурой поста наблюдения, содержащей приемные модули информации со вторыми дифференциальными усилителями, систему цифровой обработки и блок питания постоянного электрического тока, отличающееся тем, что резисторы нагрузки, подключенные в цепи питания парафазных усилителей, вынесены в аппаратуру поста наблюдения, соединение которой с каждым сейсмическим приемником осуществлено единственной парой жил упомянутого кабеля, между выходами вторых дифференциальных усилителей и системой цифровой обработки включены частотные фильтры с полосой пропускания 5 ÷100 Гц, параллельно резисторам нагрузки парафазных усилителей подключены компараторы, выходы которых являются входами генераторов электрических колебаний с частотой f1 и f2, а выходы последних соединены с входами системы цифровой обработки.1. A device for detecting human penetration through the forbidden zone circuit, containing seismic receivers located along the circuit, including seismic sensors in the form of geophones with primary sensitivity to the vertical component of the seismic field, preliminary differential and paraphase amplifiers connected by an extended cable to the monitoring station equipment containing information receiving modules with second differential amplifiers, a digital processing system and a power supply constantly o electric current, characterized in that the load resistors connected to the power supply circuit of the paraphase amplifiers are taken out to the monitoring station equipment, the connection of which to each seismic receiver is made by a single pair of wires of the cable, frequency filters with frequency filters connected between the outputs of the second differential amplifiers and the digital processing system bandwidth 5 ÷ 100 Hz, parallel to the load resistors of the paraphase amplifiers are connected comparators, the outputs of which are the inputs of the electric generators oscillations with a frequency of f 1 and f 2 , and the outputs of the latter are connected to the inputs of the digital processing system. 2. Устройство обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны по п.1, отличающееся тем, что в каждом месте расположения сейсмические приемники размещены группами по два приемника в каждой, при этом они установлены по линии, перпендикулярной линии наблюдения, на расстоянии 8 ÷10 м. 2. The device for detecting human penetration through the band gap according to claim 1, characterized in that at each location seismic receivers are placed in groups of two receivers in each, while they are installed along a line perpendicular to the observation line at a distance of 8 ÷ 10 m . 3. Устройство обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны по п.1, отличающееся тем, что в каждом месте расположения сейсмические приемники размещены группами по три приемника в каждой, причем они установлены в вершинах равнобедренного прямоугольного треугольника, катет которого направлен вдоль линии наблюдения и равен 8 ÷ 10 м. 3. The device for detecting human penetration through the forbidden zone circuit according to claim 1, characterized in that at each location seismic receivers are placed in groups of three receivers in each, and they are installed at the vertices of an isosceles right triangle, the leg of which is directed along the observation line and is equal to 8 ÷ 10 m. 4. Устройство обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны по п.1, отличающееся тем, что в цепи питания парафазных усилителей содержатся расположенные в сейсмическом приемнике диоды. 4. The device for detecting human penetration through the band gap according to claim 1, characterized in that the power supply circuit of the paraphase amplifiers contains diodes located in the seismic receiver. 5. Способ обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны, при котором сигнал от приближающегося к контуру человека фиксируют приемниками сейсмических сигналов и передают в аппаратуру поста наблюдения, в котором подвергают фильтрации и принимают решение об обнаружении цели, отличающийся тем, что сигнал сначала фильтруют в широком диапазоне частот 5 ÷100 Гц, а потом фильтруют в предварительно найденном по результатам калибровки района на достижение максимального значения отношения сигнал/помеха поддиапазоне этого широкого диапазона, затем выделяют максимальные значения амплитуд принятых колебаний с длительностью периода 1•10-2 ÷ 3•10-2 c, определенных в результате сравнения сигнала, возникающего в каждые последующие промежутки времени длительностью 6•10-2 ÷ 7•10-2 c, со средним значением сигнала, найденным за каждые 5 с с условием, что каждые последующие промежутки усреднения начинают до окончания предыдущего, и, в случае совпадения с точностью не менее 90% частоты повторения выделенных максимальных значений амплитуд с частотой повторения характерных для шагов человека сигналов - 60 ÷ 120 шагов/мин, а также наличия нарастания интенсивности сигнала с последующим ее убыванием, принимают решение об обнаружении нарушителя.5. A method for detecting human penetration through the forbidden zone loop, in which the signal from a person approaching the loop is fixed by seismic signal receivers and transmitted to the monitoring station equipment, where they are filtered and a decision is made to detect a target, characterized in that the signal is first filtered in a wide frequency range 5 ÷ 100 Hz, and then filtered in a region previously determined by the calibration results to achieve the maximum signal / noise ratio, the subband of this is wide range, then the maximum values of the amplitudes of the received oscillations with a period of 1 • 10 -2 ÷ 3 • 10 -2 s determined as a result of comparing the signal that occurs in each subsequent time intervals of 6 • 10 -2 ÷ 7 • 10 -2 c, with the average value of the signal found for every 5 s with the condition that each subsequent averaging intervals begin before the end of the previous one, and, if the repetition frequency of the selected maximum amplitudes coincides with an accuracy of at least 90% and the repetition rate characteristic of human signals - 60 ÷ 120 steps / min, as well as the presence of an increase in signal intensity with its subsequent decrease, decide to detect the intruder. 6. Способ обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны по п.5, отличающийся тем, что в случае использования групп, состоящих из двух приемников сейсмических сигналов, расположенных по линии, перпендикулярной линии наблюдения, регистрируют момент приема сигнала ближайшим к движущемуся объекту сейсмическим приемником одной группы, затем следующим по ходу распространения сигнала приемником той же группы и по величине промежутка времени между моментами приема сигнала приемниками одной группы определяют сторону нахождения человека относительно линии наблюдения, а по изменению промежутка времени между моментами приема сигнала определяют факт движения нарушителя. 6. The method for detecting human penetration through the band gap according to claim 5, characterized in that in the case of using groups of two seismic signal receivers located along a line perpendicular to the observation line, the moment of signal reception by the seismic receiver closest to the moving object is recorded by one group, then by the next along the signal propagation by the receiver of the same group and by the value of the time interval between the moments of signal reception by the receivers of one group, the side of finding Nia person relative to a line of observation, and to change the period of time between the moments of reception signal fact determined intruder motion. 7. Способ обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны по п.5, отличающийся тем, что при использовании групп, каждая из которых включает в себя по три установленных в вершинах равнобедренного прямоугольного треугольника приемника сейсмических сигналов, по величине и знаку отношения значения временной задержки между моментами регистрации сигнала приемниками, расположенными по катету, ориентированному вдоль рубежа наблюдения, к значению временной задержки между моментами регистрации сигнала приемниками, расположенными в направлении другого катета, ориентировочно определяют угол между направлением на цель и линией рубежа, который пропорционален arcctgΔt1/Δt2, где Δt1 и Δt2 - значения указанных временных задержек, при этом по изменению значений временных задержек определяют факт движения нарушителя.7. The method for detecting human penetration through the forbidden zone contour according to claim 5, characterized in that when using groups, each of which includes three seismic signal receivers installed at the vertices of an isosceles right triangle, the magnitude and sign of the ratio of the time delay between the moments of signal registration by the receivers located along the leg, oriented along the line of observation, to the value of the time delay between the moments of signal registration by the receivers, is located bubbled in the direction of the other leg, roughly determine the angle between the direction of the target and the line boundary, which is proportional arcctgΔt 1 / Δt 2, Δt where Δt 1 and 2 - the value of said time delay, with the change of time delay values determine the fact of movement intruder. 8. Способ обнаружения проникновения человека через контур запрещенной зоны по п.5, отличающийся тем, что каждые последующие промежутки усреднения начинают в середине предыдущего. 8. The method for detecting human penetration through the band gap according to claim 5, characterized in that each subsequent averaging intervals begins in the middle of the previous one.
RU2000133137/09A 2000-12-28 2000-12-28 Device and method for detection of penetration of a person through the contour of restricted area RU2209467C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000133137/09A RU2209467C2 (en) 2000-12-28 2000-12-28 Device and method for detection of penetration of a person through the contour of restricted area

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000133137/09A RU2209467C2 (en) 2000-12-28 2000-12-28 Device and method for detection of penetration of a person through the contour of restricted area

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000133137A RU2000133137A (en) 2003-01-10
RU2209467C2 true RU2209467C2 (en) 2003-07-27

Family

ID=29209208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000133137/09A RU2209467C2 (en) 2000-12-28 2000-12-28 Device and method for detection of penetration of a person through the contour of restricted area

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2209467C2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2473970C1 (en) * 2012-03-26 2013-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") Method of object perimetre protection
RU2485595C2 (en) * 2011-06-20 2013-06-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калиниградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method of increasing accuracy of indicating point of intrusion using detachable detection means
RU2485596C2 (en) * 2011-06-30 2013-06-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method of determining direction of movement of intruder using detachable means of detection
RU2514126C1 (en) * 2012-10-22 2014-04-27 Федеральное государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method for signalling closure of road intersection
RU2517687C1 (en) * 2012-12-24 2014-05-27 Федеральное государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method of determining direction of movement of offender
RU2599527C1 (en) * 2015-06-11 2016-10-10 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "АВТОМАТИКА - С" (ООО НПП "Автоматика-С") Method for combined protection of perimeter of extended object
RU2599523C1 (en) * 2015-06-11 2016-10-10 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "АВТОМАТИКА - С" (ООО НПП "Автоматика-С") Method for combined protection of perimeter of extended object
RU2606045C1 (en) * 2015-09-08 2017-01-10 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method for signalling coverage of roads intersection
RU2607848C2 (en) * 2015-04-09 2017-01-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Пограничный научно-исследовательский центр Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method for mounting a seismic sonde in the field
RU2665264C2 (en) * 2016-12-22 2018-08-28 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Intelligent system of intruder detection
RU184012U1 (en) * 2017-12-12 2018-10-11 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" DEVICE FOR RECOGNITION OF MOVING OBJECTS BY SEISMIC SIGNAL
RU2786500C2 (en) * 2020-09-28 2022-12-21 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Fiber-optic security detector with fence with means for undermining detection (options)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485595C2 (en) * 2011-06-20 2013-06-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калиниградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method of increasing accuracy of indicating point of intrusion using detachable detection means
RU2485596C2 (en) * 2011-06-30 2013-06-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method of determining direction of movement of intruder using detachable means of detection
RU2473970C1 (en) * 2012-03-26 2013-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") Method of object perimetre protection
RU2514126C1 (en) * 2012-10-22 2014-04-27 Федеральное государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method for signalling closure of road intersection
RU2517687C1 (en) * 2012-12-24 2014-05-27 Федеральное государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method of determining direction of movement of offender
RU2607848C2 (en) * 2015-04-09 2017-01-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Пограничный научно-исследовательский центр Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method for mounting a seismic sonde in the field
RU2599527C1 (en) * 2015-06-11 2016-10-10 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "АВТОМАТИКА - С" (ООО НПП "Автоматика-С") Method for combined protection of perimeter of extended object
RU2599523C1 (en) * 2015-06-11 2016-10-10 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "АВТОМАТИКА - С" (ООО НПП "Автоматика-С") Method for combined protection of perimeter of extended object
RU2606045C1 (en) * 2015-09-08 2017-01-10 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method for signalling coverage of roads intersection
RU2665264C2 (en) * 2016-12-22 2018-08-28 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Intelligent system of intruder detection
RU184012U1 (en) * 2017-12-12 2018-10-11 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" DEVICE FOR RECOGNITION OF MOVING OBJECTS BY SEISMIC SIGNAL
RU2786500C2 (en) * 2020-09-28 2022-12-21 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Fiber-optic security detector with fence with means for undermining detection (options)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6133829A (en) Walk-through metal detector system and method
US4600356A (en) Underground pipeline and cable detector and process
US4001771A (en) Intruder detecting security system
US7616115B2 (en) Sensor for detecting human intruders, and security system
RU2209467C2 (en) Device and method for detection of penetration of a person through the contour of restricted area
US20030076229A1 (en) Microsystem using magnetometer and inclinometer for anti-theft protection of valuables
CN108986364A (en) Perimeter security crime prevention system and method
SE8205993L (en) SET AND APPARATUS FOR RECORDING THE STAFF BY DETECTING THE CLEANING IN A RESONANCE CIRCUIT
US5049858A (en) Intrusion detection system
US20120133377A1 (en) Transmission line based electric fence with intrusion location ability
US3984803A (en) Seismic intrusion detector system
RU2291493C2 (en) Method and device for detecting and tracing person in guarded zone
US7145452B2 (en) Detection of bodies
US5223817A (en) Alarm signal processing means
CN105374141A (en) Radar, vibration and hit Internet of Things electronic wall and method thereof
EP0067924A2 (en) Method for predicting earthquakes
US8810265B2 (en) Transmission line based electric fence with intrusion location ability
RU2262744C1 (en) Seismic device for detecting an intruder
RU2375755C1 (en) Device for guarding frontier water
SE424116B (en) APPLICATION FOR REGISTRATION OF FORMAL PASSAGE THROUGH A DETERMINED AREA
Sidhu et al. Protection of power system apparatus against arcing faults
KR101493234B1 (en) Pipe type detection device and intrusion detection system using the same
RU2210116C2 (en) Seismic-magnetometric device for intruder alarm
Fagbohun et al. Security devices application studies in crime prevention and policing in Nigeria
GB2137789A (en) Intrusion detector installation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041229