RU2273884C1

RU2273884C1 - Protective signaling device

Info

Publication number: RU2273884C1
Application number: RU2004125224/09A
Authority: RU
Inventors: Василий Михайлович Архипов (RU); Василий Михайлович Архипов; Эдуард Иванович Бочаров (RU); Эдуард Иванович Бочаров; ков Владимир Владимирович Черв (RU); Владимир Владимирович Червяков
Original assignee: Зао "Охранная Техника"
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2006-04-10
Also published as: RU2004125224A

Abstract

FIELD: engineering of protective signaling, possible use in detection means outputting information about intrusion of perpetrator into guarded zone on basis of effect on electromagnetic field.

SUBSTANCE: wired transfer line, positioned along guarded boundary, realizes two functions: sensitive element of detection device and line for temporal synchronization of operation of receiver and transmitter of device. Device contains transmitter and receiver, wired transfer line positioned along guarded boundary and connected by one end to transmitter, and by another end - to receiver, while in transmitter positioned are synchronization signal generator, pulse generator and adder, and in receiver - high frequency filter, device for selection and storage, low frequency filter, Schmidt trigger, front selection circuit, band filter and threshold executing circuit.

EFFECT: improved resistance to interference.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области охранной сигнализации и может быть использовано в средствах обнаружения, регистрирующих вторжение нарушителя в охраняемую зону или пересечение рубежа.The invention relates to the field of burglar alarms and can be used in detection tools that record the intruder's intrusion into a protected area or crossing a border.

Известно устройство для охранной сигнализации, описанное в авторском свидетельстве SU, №1834552, МКИ G 08 B 13/24, 1997 г. «Устройство для охранной сигнализации» и предназначенное для регистрации пересечения рубежа. Данное устройство содержит передающий и приемный излучающие кабели, передатчик, развязывающий фильтр, задатчик синхроимпульсов, развязывающий фильтр, триггер, коммутирующую нагрузку, развязывающий фильтр, приемник, триггер, блоки селекции, блоки обработки сигналов, элемент ИЛИ, пороговый элемент, блок тревоги, усилитель постоянного тока и полосовой фильтр.A device for burglar alarms is described in the copyright certificate SU, No. 1834552, MKI G 08 B 13/24, 1997. “Device for burglar alarms” and is intended for registration of a border crossing. This device contains a transmitter and receiver emitting cables, a transmitter, an isolation filter, a clock driver, an isolation filter, a trigger, a switching load, an isolation filter, a receiver, a trigger, selection units, signal processing units, an OR element, a threshold element, an alarm unit, a constant amplifier current and bandpass filter.

Передатчик устройства генерирует радиоимпульсы, которые распространяются по передающему излучающему кабелю и излучаются в блокируемое пространство.The transmitter of the device generates radio pulses that propagate through the transmitting radiating cable and are emitted into the blocked space.

Часть энергии радиоимпульсов, излученных в блокируемое пространство, улавливается приемным излучаемым кабелем и подается на вход приемника устройства.Part of the energy of the radio pulses emitted into the blocked space is captured by the receiving radiated cable and fed to the input of the receiver of the device.

В устройстве анализируются изменения амплитуды принятых зондирующих радиоимпульсов, вызванные пересечением нарушителем охраняемого рубежа. Эти изменения воспринимаются устройством как полезный сигнал, на основе которого формируется сигнал срабатывания.The device analyzes the changes in the amplitude of the received sounding radio pulses caused by the intruder crossing the guarded line. These changes are perceived by the device as a useful signal, on the basis of which a response signal is generated.

Недостатком данного устройства является большая неравномерность чувствительности по длине рубежа охраны, т.е. наличие участков с высокой и низкой чувствительностью. Это приводит к существенному ограничению области применения устройства из-за низкой надежности обнаружения и повышенной вероятности ложных срабатываний.The disadvantage of this device is the large non-uniformity of sensitivity along the length of the line of protection, i.e. the presence of areas with high and low sensitivity. This leads to a significant limitation of the scope of the device due to the low detection reliability and increased likelihood of false alarms.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, описанное в патенте №2122238, Россия, МКИ G 08 B 13/24, 1998 г. «Устройство для охранной сигнализации». Это устройство содержит проводную линию передачи, размещенную вдоль охраняемого рубежа, генератор импульсов, подключенный к одному концу проводной линии передачи, пиковый детектор, вход которого подключен к другому концу проводной линии передачи, полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу пикового детектора, и пороговую исполнительную схему, вход которой подключен к выходу полосового фильтра.Closest to the proposed is the device described in patent No. 2122238, Russia, MKI G 08 B 13/24, 1998, "Device for security alarm". This device contains a wired transmission line located along the guarded line, a pulse generator connected to one end of the wired transmission line, a peak detector, the input of which is connected to the other end of the wired transmission line, a bandpass filter, the input of which is connected to the output of the peak detector, and a threshold executive a circuit whose input is connected to the output of a bandpass filter.

Сходными признаками настоящего изобретения с известным устройством являются: чувствительный элемент в виде проводной линии передачи, генератор импульсов, полосовой фильтр и пороговая исполнительная схема.Similar features of the present invention with the known device are: a sensing element in the form of a wired transmission line, a pulse generator, a bandpass filter and a threshold Executive circuit.

В указанном устройстве признаком вторжения нарушителя в охраняемую зону является изменение амплитуды зондирующего импульсного сигнала на входе приемника, возникающее при появлении объекта в зоне обнаружения (в области распространения электромагнитной волны). Огибающая принятых зондирующих импульсов выделяется с помощью пикового детектора и подается через полосовой фильтр на вход пороговой исполнительной схемы, которая формирует сигнал срабатывания.In this device, a sign of intruder invading the protected area is a change in the amplitude of the probe pulse signal at the receiver input, which occurs when an object appears in the detection zone (in the region of electromagnetic wave propagation). The envelope of the received sounding pulses is extracted using a peak detector and fed through a band-pass filter to the input of the threshold actuating circuit, which generates a response signal.

Основным недостатком упомянутого устройства является низкая помехоустойчивость и, как следствие, большая вероятность выдачи ложных сигналов срабатывания данного устройства.The main disadvantage of this device is the low noise immunity and, as a consequence, the greater the likelihood of false alarms of this device.

Общеизвестно, что пиковым детектором называется преобразователь электрического сигнала, выходное напряжение которого равно или, по крайней мере, пропорционально наибольшему пиковому напряжению входного сигнала. По определению понятно, что практически любой импульсный сигнал на входе пикового детектора, превышающий по амплитуде зондирующий импульс, может привести указанное устройство в такое состояние, когда сформируются условия либо для пропуска цели, либо для выдачи ложного сигнала срабатывания.It is well known that a peak detector is an electric signal converter, the output voltage of which is equal to or at least proportional to the highest peak voltage of the input signal. By definition, it is clear that almost any pulse signal at the input of the peak detector, exceeding the amplitude of the probe pulse, can bring the specified device to a state where conditions are formed either to skip the target or to generate a false response signal.

В подобных устройствах проводная линия передачи, размещенная вдоль охраняемого рубежа, имеет, как правило, значительную протяженность и является, помимо прочего, приемной антенной, в которой могут наводиться достаточно мощные импульсы помехи. Источником таких помех могут служить близкорасположенные работающие агрегаты и механизмы, радиостанции, линии электропередач, атмосферные разряды и т.п.In such devices, a wired transmission line located along a guarded line has, as a rule, a considerable length and is, among other things, a receiving antenna in which sufficiently powerful interference pulses can be induced. The source of such interference may be nearby operating units and mechanisms, radio stations, power lines, atmospheric discharges, etc.

Целью настоящего изобретения является увеличение помехоустойчивости и, как следствие, уменьшение количества ложных сигналов срабатывания устройства. Для реализации этой цели в изобретении поставлена задача - ввести признак, обеспечивающий возможность синхронной работы передающего и приемного блоков. The aim of the present invention is to increase the noise immunity and, as a consequence, reduce the number of false alarms of the device. To achieve this goal, the invention has the task of introducing a feature that enables the synchronous operation of the transmitting and receiving units.

Эта цель достигнута путем усовершенствования известного устройства, содержащего проводную линию передачи, размещенную вдоль охраняемого рубежа, передатчик, подключенный к одному концу проводной линии передачи, и приемник, подключенный ко второму концу проводной линии передачи, при этом в передатчик известного устройства, содержащий генератор импульсов, дополнительно введены новые элементы: формирователь синхросигнала и сумматор. В приемник известного устройства, содержащий полосовой фильтр и пороговую исполнительную схему, дополнительно введены новые элементы: фильтр высоких частот, устройство выборки и хранения, фильтр низких частот, триггер Шмитта и схема выделения фронта. Кроме того, в известное устройство введены новые функциональные связи между элементами, в том числе в передатчике: выход генератора импульсов подключен к первому входу сумматора, выход формирователя синхросигнала подключен к входу генератора импульсов и ко второму входу сумматора, выход сумматора подключен к одному концу проводной линии передачи. В том числе, в приемнике введены новые связи: второй конец проводной линии передачи через фильтр высокой частоты подключен к первому входу устройства выборки и хранения, а через фильтр низкой частоты подключен к входу триггера Шмитта, выход которого подключен к входу схемы выделения фронта, выход схемы выделения фронта подключен ко второму входу устройства выборки и хранения, выход которой подключен к входу полосового фильтра.This goal is achieved by improving the known device containing a wired transmission line located along the guarded line, a transmitter connected to one end of the wired transmission line, and a receiver connected to the second end of the wired transmission line, while the transmitter of the known device containing a pulse generator, additionally introduced new elements: a clock driver and an adder. New elements are additionally introduced into the receiver of a known device containing a band-pass filter and a threshold executive circuit: a high-pass filter, a sampling and storage device, a low-pass filter, a Schmitt trigger, and a front allocation circuit. In addition, new functional connections between elements are introduced into the known device, including in the transmitter: the output of the pulse generator is connected to the first input of the adder, the output of the driver of the clock is connected to the input of the pulse generator and to the second input of the adder, the output of the adder is connected to one end of the wire line transmission. In particular, new connections have been introduced in the receiver: the second end of the wireline is connected through the high-pass filter to the first input of the sampling and storage device, and through the low-pass filter it is connected to the input of the Schmitt trigger, the output of which is connected to the input of the front edge allocation circuit, the circuit output edge selection is connected to the second input of the sampling and storage device, the output of which is connected to the input of the bandpass filter.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-2.The invention is illustrated figure 1-2.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, где введены следующие обозначения: передатчик - 1; проводная линия передачи - 2; приемник - 3; формирователь синхросигнала - 4; генератор импульсов - 5; сумматор - 6; фильтр высокой частоты - 7; устройство выборки и хранения - 8; фильтр низкой частоты - 9; триггер Шмитта - 10; схема выделения фронта - 11; полосовой фильтр - 12; пороговое исполнительное устройство - 13.Figure 1 shows the structural diagram of the device, which introduced the following notation: transmitter - 1; wired transmission line - 2; receiver - 3; shaper of a clock signal - 4; pulse generator - 5; adder - 6; high-pass filter - 7; sampling and storage device - 8; low-pass filter - 9; Schmitt trigger - 10; front allocation scheme - 11; band-pass filter - 12; threshold actuator - 13.

На фиг.2 приведены временные диаграммы зондирующих, синхронизирующих и управляющих импульсов.Figure 2 shows the timing diagrams of probing, synchronizing and control pulses.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Передатчик 1 и приемник 3, соединенные проводной линией передачи 2 (фиг.1), размещают на противоположных концах охраняемого рубежа. Формирователь синхросигнала 4 формирует на своем выходе низкочастотную последовательность синхросигналов 14 (фиг.2). Данная последовательность поступает на вход генератора импульсов 5, который по каждому фронту синхросигнала вырабатывает широкополосный импульс наносекундной длительности 15 (фиг.2), поступающий на один из входов сумматора 6. На второй вход сумматора поступает последовательность синхросигналов. Таким образом, на выходе сумматора 6 формируется сигнал сложной формы 16 (фиг.2), представляющий смесь широкополосного зондирующего сигнала и низкочастотного синхросигнала. В проводной линии передачи 2, подключенной к выходу сумматора 6, формируется электромагнитная волна, распространяющаяся в направлении от передатчика 1 к приемнику 3 и имеющая в своем составе высокочастотную и низкочастотную составляющие. По мере распространения электромагнитная волна теряет часть энергии. Эти потери обусловлены как отражением от неоднородностей в линии, так и погонным затуханием линии. Причем большему затуханию подвергаются высокочастотные составляющие спектра импульсного сигнала. Данное влияние проявляется в виде уменьшения амплитуды и затягивания фронтов зондирующих импульсов на входе приемника 3.The transmitter 1 and receiver 3, connected by a wire transmission line 2 (figure 1), are placed at opposite ends of the guarded line. The shaper of the clock signal 4 generates at its output a low-frequency sequence of clock signals 14 (figure 2). This sequence is fed to the input of the pulse generator 5, which on each edge of the clock signal generates a broadband pulse of nanosecond duration 15 (figure 2), which is fed to one of the inputs of the adder 6. The second input of the adder receives a sequence of clock signals. Thus, at the output of the adder 6, a signal of complex shape 16 is formed (Fig. 2), which is a mixture of a broadband sounding signal and a low-frequency clock signal. In a wire transmission line 2 connected to the output of the adder 6, an electromagnetic wave is generated, propagating in the direction from the transmitter 1 to the receiver 3 and having in its composition high-frequency and low-frequency components. As the electromagnetic wave propagates, it loses some of the energy. These losses are due to both reflection from inhomogeneities in the line and linear attenuation of the line. Moreover, high-frequency components of the spectrum of the pulsed signal are subjected to greater attenuation. This effect is manifested in the form of a decrease in the amplitude and tightening of the edges of the probe pulses at the input of the receiver 3.

Принятый сигнал одновременно поступает на вход фильтра высокой частоты 7 и на вход фильтра низкой частоты 9. С помощью данных фильтров производится разделение входного сигнала на высокочастотную и низкочастотную составляющие. На выходе фильтра высокой частоты 7 выделяются высокочастотные зондирующие импульсы и импульсы помехи 17 (фиг.2). Высокочастотные зондирующие импульсы изображены сплошной линией, а импульсы помехи - пунктирной линией. На выходе фильтра низкой частоты 9 выделяется низкочастотный синхросигнал 18 (фиг.2).The received signal is simultaneously fed to the input of the high-pass filter 7 and to the input of the low-pass filter 9. Using these filters, the input signal is divided into high-frequency and low-frequency components. At the output of the high-pass filter 7, high-frequency probe pulses and interference pulses 17 are allocated (Fig. 2). High-frequency probe pulses are shown by a solid line, and interference pulses are shown by a dashed line. The output of the low-pass filter 9 is allocated low-frequency clock signal 18 (figure 2).

Низкочастотный синхросигнал поступает на вход триггера Шмита 10, выполняющего функцию усилителя-ограничителя, где преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов 19 (фиг.2). Далее из этой последовательности с помощью схемы выделения фронта 11 формируются импульсы управления 20 (фиг.2), синхронизированные по времени с принятыми зондирующими импульсами. Данные импульсы управления поступают на управляющий вход устройства выборки и хранения 8. На информационный вход устройства выборки и хранения 8 поступают принятые зондирующие импульсы и импульсы помехи 17 (фиг.2). Таким образом, моменты выборки сигнала приходятся только на зондирующие импульсы, а все остальное время информационный вход устройства выборки и хранения закрыт. В результате на выходе устройства выборки и хранения 8 формируется напряжение огибающей 21 (фиг.2), величина которого зависит только от амплитуды принятых зондирующих импульсов. Наличие на входе устройства выборки и хранения 8 любых других импульсов помехи, не совпадающих по времени с зондирующими импульсами, не влияет на величину выходного напряжения устройства выборки и хранения 8. Полученное напряжение подается через полосовой фильтр 12 на вход пороговой исполнительной схемы 13, порог срабатывания которой выбирается таким, чтобы напряжение на ее входе не превышало этот порог в отсутствие нарушителя и превышало его при пересечении нарушителем охраняемого рубежа.The low-frequency clock signal is fed to the input of the Schmitt trigger 10, which performs the function of an amplifier-limiter, where it is converted into a sequence of rectangular pulses 19 (Fig. 2). Further, from this sequence, using control circuits of the front 11, control pulses 20 are formed (Fig. 2), synchronized in time with the received probe pulses. These control pulses are received at the control input of the sampling and storage device 8. At the information input of the sampling and storage device 8 received sounding pulses and interference pulses 17 (Fig.2). Thus, the moments of signal sampling are only for the probing pulses, and the rest of the time, the information input of the sampling and storage device is closed. As a result, the envelope voltage 21 is formed at the output of the sampling and storage device 8 (Fig. 2), the magnitude of which depends only on the amplitude of the received probe pulses. The presence at the input of the sampling and storage device 8 of any other interference pulses that do not coincide in time with the probe pulses does not affect the output voltage of the sampling and storage device 8. The resulting voltage is supplied through a band-pass filter 12 to the input of the threshold actuating circuit 13, the threshold of which it is chosen so that the voltage at its input does not exceed this threshold in the absence of the intruder and exceeds it when the intruder crosses a guarded line.

Полоса пропускания полосового фильтра 12 определяется диапазоном скоростей движения нарушителя через охраняемый рубеж.The passband of the band-pass filter 12 is determined by the range of speeds of movement of the intruder through the guarded line.

В отсутствие нарушителя сигнал на выходе устройства выборки и хранения 8 имеет вид постоянного напряжения определенной величины. Соответственно напряжение на выходе полосового фильтра 12 равно нулю и не вызывает срабатывания пороговой исполнительной схемы 13.In the absence of the intruder, the signal at the output of the sampling and storage device 8 has the form of a constant voltage of a certain magnitude. Accordingly, the voltage at the output of the band-pass filter 12 is equal to zero and does not trigger the threshold actuating circuit 13.

При движении нарушителя в зоне обнаружения в электромагнитном поле, созданном устройством, возникают возмущения, проявляющиеся в виде дополнительного затухания высокочастотных составляющих спектра зондирующих импульсов и, в итоге, появлении на выходе устройства выборки и хранения 8 изменений огибающей напряжения 21 (фиг.2), которые, пройдя через полосовой фильтр 12, вызывают срабатывание пороговой исполнительной схемы 13.When the intruder moves in the detection zone in the electromagnetic field created by the device, perturbations occur, which manifest themselves in the form of additional attenuation of the high-frequency components of the spectrum of the probe pulses and, as a result, the appearance of 8 changes in the envelope of voltage 21 at the output of the sampling and storage device (2), which passing through the band-pass filter 12, trigger the threshold actuating circuit 13.

Таким образом, введение блоков и связей, обеспечивающих синхронную работу передатчика и приемника (путем смешивания в проводной линии передачи зондирующих импульсов и импульсов синхронизации с последующим разделением их в приемнике) позволяет исключить влияние импульсной помехи на формирование сигналов срабатывания, что влечет за собой увеличение помехоустойчивости и уменьшение количества ложных сигналов срабатывания предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.Thus, the introduction of blocks and links providing synchronous operation of the transmitter and receiver (by mixing in the wire transmission line of probe pulses and synchronization pulses with their subsequent separation in the receiver) eliminates the influence of pulsed noise on the formation of response signals, which entails an increase in noise immunity and the reduction in the number of false alarms of the proposed device in comparison with the prototype.

Claims

A security alarm device comprising a transmitter and a probe of sensing pulses, a wired transmission line located along a guarded line and connected at one end to a transmitter and the other to a receiver, a pulse generator is located in the specified transmitter, and a series-pass filter and a threshold are placed in the specified receiver Executive circuit, characterized in that the specified transmitter additionally introduced the driver of the clock and the adder, the specified receiver is additionally entered They include a high-pass filter, a sampling and storage device, a low-pass filter, a Schmitt trigger, and a frontal allocation circuit, and in the transmitter the output of the clock generator is connected to the input of the generator and to the first input of the adder, the output of the generator is connected to the second input of the adder, the output of the adder is connected to one the end of the transmission line, in the specified receiver, the input of the high-pass filter and the input of the low-pass filter are combined and connected to the second end of the transmission line, the output of the high-pass filter is connected to the first input of the device CTBA sample and hold, the output of low pass filter through the serially connected Schmitt trigger front and allocation scheme - the second input of the sample and hold device samples the output and storage devices connected to the input of the bandpass filter.