RU2698770C1

RU2698770C1 - Universal radio-beam device for alarm signalling with low power consumption

Info

Publication number: RU2698770C1
Application number: RU2018137084A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Олегович Панькин; Владимир Алексеевич Сергеев; Александр Афанасьевич Скоробогатов; Николай Николаевич Хвесько; Владимир Эристович Иванов
Priority date: 2018-10-22
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2019-08-29

Abstract

FIELD: radar ranging.

SUBSTANCE: universal radio-beam device for alarm signalling with low power consumption, comprising a transmitter and a receiver of directed radio-frequency radiation placed on transmitting and receiving sides opposite the guard boundary, forming a detection zone along the security boundary; said transmitter on the guard boundary transmitting side comprises a first signal processor, first output of which is connected to the input of the clock pulse transmitter, the second output of the signal processor through the power amplifier and the microwave generator is connected to the input of the transmitting microwave antenna, and a radio modem with a transceiving antenna is introduced into the receiver at the receiving side of the security boundary, input / output of which is connected to input / output of second signal processor, and first and second signal processors are configured to operate in low power consumption mode.

EFFECT: reduced power consumption.

1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое универсальное радиолучевое устройство относится к радиолокации и может использоваться в области охранной сигнализации, в частности для обнаружения нарушителя по факту преодоления им зоны обнаружения, создаваемой универсальным радиолучевым устройством.The proposed universal radio beam device relates to radar and can be used in the field of security alarm, in particular for detecting an intruder by the fact of overcoming the detection zone created by the universal radio beam device.

Общеизвестны радиолучевые датчики, устройства и системы для тревожной сигнализации, которые могут быть использованы для контроля рубежей охраны на открытой местности (патенты РФ №№2079889, 2103743, 2109343, 2155382, 2292600, 2306612 и другие).Well-known radio-beam sensors, devices and systems for alarm, which can be used to control the boundaries of protection in open areas (RF patents Nos. 2079889, 2103743, 2109343, 2155382, 2292600, 2306612 and others).

К недостатку этих датчиков, устройств и систем следует отнести завышенное энергопотребление, исключающее их долговременное использование, например, в мобильном варианте при питании от аккумуляторных батарей.The disadvantage of these sensors, devices and systems should include excessive energy consumption, excluding their long-term use, for example, in the mobile version when powered by rechargeable batteries.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство «Интеллектуальный радиолучевой датчик для тревожной сигнализации», описанное в патенте RU №2610549, МПК G08B 13/00, опубл. в 2017 г., которое выбрано в качестве прототипа. Это устройство содержит размещенные на противоположных сторонах охраняемого рубежа передатчик и приемник направленного радиоизлучения, формирующие вдоль рубежа охраны зону обнаружения. Передатчик содержит первый сигнальный процессор, усилитель мощности, генератор СВЧ, передающую СВЧ антенну, формирующую первую диаграмму направленности, первый датчик температуры, первый термостат и передатчик синхроимпульсов. Приемник содержит второй сигнальный процессор, приемную СВЧ антенну, формирующую вторую диаграмму направленности, амплитудный детектор СВЧ, усилитель низкой частоты, фильтр, устройство выборки и хранения, приемник синхроимпульсов, второй датчик температуры, второй термостат и исполнительное устройство. Выход исполнительного устройства является выходом сигналов тревоги и неисправности. Передатчик реализует функции модуляции, усиления мощности и генерации зондирующего сигнала. Приемник реализует функции приема, амплитудного детектирования, усиления, фильтрации и обработки сигналов. При движении человека - нарушителя через охраняемый рубеж приемник осуществляет пороговую обработку сигналов и принимает решение о пересечении человеком - нарушителем охраняемого рубежа с формированием сигнала тревоги.The closest in technical essence to the claimed invention is a device "Intelligent radio-beam sensor for alarm", described in patent RU No. 2610549, IPC G08B 13/00, publ. in 2017, which is selected as a prototype. This device contains a transmitter and a receiver of directional radio emission located on opposite sides of the guarded line, forming a detection zone along the line of protection. The transmitter contains a first signal processor, a power amplifier, a microwave generator, a transmitting microwave antenna, forming a first radiation pattern, a first temperature sensor, a first thermostat and a clock transmitter. The receiver contains a second signal processor, a receiving microwave antenna, forming a second radiation pattern, an amplitude microwave detector, a low-frequency amplifier, a filter, a sampling and storage device, a clock receiver, a second temperature sensor, a second thermostat, and an actuator. The output of the actuator is the output of alarms and faults. The transmitter implements the functions of modulation, power amplification and generation of the probing signal. The receiver implements the functions of reception, amplitude detection, amplification, filtering and signal processing. When a person - an intruder moves through a guarded line, the receiver carries out threshold signal processing and makes a decision on a person crossing the guarded line with an intruder to generate an alarm.

Общими существенными признаками с заявляемым решением являются: размещенные на противоположенных сторонах рубежа охраны передатчик и приемник направленного радиоизлучения, формирующие вдоль рубежа охраны зону обнаружения; упомянутый передатчик на передающей стороне рубежа охраны, содержащий усилитель мощности, генератор СВЧ, передающую СВЧ антенну, формирующую первую диаграмму направленности; упомянутый приемник на приемной стороне рубежа охраны, содержащий приемную СВЧ антенну, формирующую вторую диаграмму направленности, амплитудный детектор СВЧ, усилитель низкой частоты, фильтр, устройство выборки и хранения, приемник синхроимпульсов и исполнительное устройство.Common essential features with the claimed solution are: a transmitter and a receiver of directional radio emission located on opposite sides of the guard line, forming a detection zone along the guard line; said transmitter on the transmitting side of the guard line, comprising a power amplifier, a microwave generator, a microwave transmitting antenna generating a first radiation pattern; said receiver at the receiving side of the guard line, comprising a receiving microwave antenna forming a second radiation pattern, a microwave amplitude detector, a low-frequency amplifier, a filter, a sampling and storage device, a clock receiver and an actuator.

Недостатком устройства является завышенное энергопотребление, ограничивающее долговременное его использование, например, в мобильном варианте при питании от аккумуляторных батарей.The disadvantage of this device is excessive energy consumption, limiting its long-term use, for example, in the mobile version when powered by rechargeable batteries.

Целью настоящего изобретения является сокращение энергопотребления устройства и возможность его использования как в стационарном, так и в мобильном вариантах (универсальность).The aim of the present invention is to reduce the power consumption of the device and the possibility of its use in both stationary and mobile versions (versatility).

Эта цель достигнута в предложенном универсальном радиолучевом устройстве для тревожной сигнализации с пониженным энергопотреблением, содержащим размещенные на противоположенных передающей и приемной сторонах рубежа охраны передатчик и приемник направленного радиоизлучения, формирующие вдоль рубежа охраны зону обнаружения; упомянутый передатчик на передающей стороне рубежа охраны содержит первый сигнальный процессор, первый выход которого подключен ко входу передатчика синхроимпульсов, второй выход сигнального процессора через усилитель мощности и генератор СВЧ подключен ко входу передающей СВЧ антенны, формирующей первую диаграмму направленности; упомянутый приемник на приемной стороне рубежа охраны содержит приемную СВЧ антенну, формирующую вторую диаграмму направленности, выход приемной СВЧ антенны через амплитудный детектор СВЧ подключен к первому входу усилителя низкой частоты, выход которого подключен ко входу фильтра, выход которого подключен к первому входу второго сигнального процессора и к первому входу устройства выборки и хранения, выход которого подключен ко второму входу второго сигнального процессора, второй вход устройства выборки и хранения подключен к первому выходу второго сигнального процессора, второй выход которого подключен ко второму входу усилителя низкой частоты, третий вход второго сигнального процессора подключен к выходу приемника синхроимпульсов, вход которого посредством проводной линии связи подключен к выходу передатчика синхроимпульсов на передающей стороне, третий выход второго сигнального процессора подключен ко входу исполнительного устройства, выход которого является выходом универсального радиолучевого устройства, в приемник на приемной стороне рубежа охраны введен радиомодем с приемопередающей антенной, вход/выход которого подключен к входу/выходу второго сигнального процессора, а первый и второй сигнальные процессоры выполнены с возможностью функционирования в режиме пониженного энергопотребления за счет использования семейства ПЛИС XPLA3 серии CoolRunner с архитектурой CPLD.This goal was achieved in the proposed universal radio-beam device for low power consumption alarms, comprising transmitter and receiver of directional radio emission located on opposite transmitting and receiving sides of the guard line, forming a detection zone along the guard line; said transmitter on the transmitting side of the guard line includes a first signal processor, the first output of which is connected to the input of the clock transmitter, the second output of the signal processor through a power amplifier and a microwave generator is connected to the input of the transmitting microwave antenna, forming the first radiation pattern; said receiver at the receiving side of the guard includes a receiving microwave antenna forming a second radiation pattern, the output of the receiving microwave antenna through an amplitude microwave detector connected to the first input of the low-frequency amplifier, the output of which is connected to the input of the filter, the output of which is connected to the first input of the second signal processor and to the first input of the sampling and storage device, the output of which is connected to the second input of the second signal processor, the second input of the sampling and storage device is connected to the first at the output of the second signal processor, the second output of which is connected to the second input of the low-frequency amplifier, the third input of the second signal processor is connected to the output of the clock receiver, the input of which is connected via the wired communication line to the output of the clock transmitter on the transmitting side, the third output of the second signal processor is connected to the input of the actuator, the output of which is the output of the universal radio beam device, to the receiver on the receiving side of the border of the protection of explosives den radio transceiver with an antenna input / output of which is connected to the input / output of the second signal processor, and the first and second signal processors configured to operate in the sleep mode through the use of FPGA XPLA3 CoolRunner series with CPLD family architecture.

Сокращение энергопотребления универсального радиолучевого устройства достигается за счет выполнения возможности функционирования первого и второго сигнальных процессоров в режиме пониженного энергопотребления за счет использования семейства программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) XPLA3 серии CoolRunner с архитектурой CPLD. Это семейство ПЛИС XPLA3 (extended Programmable Logic Array) является развитием серии CoolRunner, микросхемы которой предназначены для использования в системах с низким потреблением тока, которые включают мобильные, карманные и другие критичные к энергопотреблению приложения. Каждый кристалл семейства XPLA3 производится с использованием технологии FZP (Fast Zero Power), которая позволяет производить кристаллы при потребляемом токе менее 100 мкА в статике без использования дополнительных схем перевода в малое энергопотребление. Такое малое энергопотребление (более чем в 100 раз меньше у микросхем CPLD других производителей) обусловлено применением методики, основанной полностью на КМОП - принципах. Потребление тока в динамике для микросхем серии CoolRunner также значительно ниже (в 3-4 раза), чем для всех остальных ПЛИС с архитектурой CPLD.Reducing the power consumption of a universal radio beam device is achieved by making it possible for the first and second signal processors to operate in low power mode by using the XPLA3 CoolRunner family of programmable logic integrated circuits (FPGAs) with CPLD architecture. This family of XPLA3 FPGAs (extended Programmable Logic Array) is a development of the CoolRunner series, whose chips are designed for use in low-current systems, which include mobile, handheld and other energy-critical applications. Each XPLA3 family crystal is produced using FZP (Fast Zero Power) technology, which allows crystals to be produced at a current consumption of less than 100 μA in statics without the use of additional low power consumption conversion schemes. Such low power consumption (more than 100 times less for CPLD chips from other manufacturers) is due to the use of a technique based entirely on CMOS principles. The current consumption in the dynamics for CoolRunner series microcircuits is also significantly lower (3-4 times) than for all other FPGAs with CPLD architecture.

Универсальность радиолучевого устройства обеспечивается возможностью его использования как в мобильном, так и в стационарном вариантах применения. В стационарном варианте электропитание радиолучевого устройства осуществляется от внешних источников с помощью подводимых проводов электропитания. В мобильном варианте электропитание осуществляется от аккумуляторных батарей. Для обеспечения универсальности в устройство на приемной стороне введен радиомодем с приемопередающей антенной.The versatility of the radio beam device is ensured by the possibility of its use in both mobile and stationary applications. In the stationary version, the power of the radio beam device is carried out from external sources using the supplied power wires. In the mobile version, the power is supplied from the batteries. To ensure universality, a radio modem with a transceiver antenna is introduced into the device on the receiving side.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено следующее.The invention is illustrated in the drawing, which shows the following.

На чертеже приведена структурная схема предложенного универсального радиолучевого устройства, где введены обозначения: усилитель мощности - 1, генератор СВЧ - 2, передающая СВЧ антенна - 3, приемная СВЧ антенна - 4, амплитудный детектор СВЧ - 5, усилитель низкой частоты - 6, фильтр - 7, устройство выборки и хранения (УВХ) - 8, первый сигнальный процессор - 9, первый датчик температуры - 9, второй сигнальный процессор - 10, радиомодем - 11, приемопередающая антенна - 12, передатчик синхроимпульсов - 13, приемник синхроимпульсов - 14, исполнительное устройство - 15, проводная линия синхронизации - 16, первый модуль адресных литер - 17, модуль дистанционного контроля - 18, второй модуль адресных литер - 19, модуль автоматической регулировки усиления (АРУ) - 20, модуль синхронизации - 21, модуль обработки сигналов - 22. На чертеже также изображены: первая диаграмма направленности - 23 передающей СВЧ антенны, вторая диаграмма направленности - 24 приемной СВЧ антенны, радиоканал связи - 25, человек - нарушитель - 26, пересекающий рубеж охраны в направлении, указанном штрихпунктирной стрелкой. Стрелками, выполненными сплошными линиями в зоне обнаружения, показано направление излучения СВЧ сигнала вдоль рубежа охраны.The drawing shows a structural diagram of the proposed universal radio beam device, where the notation is entered: power amplifier - 1, microwave generator - 2, transmitting microwave antenna - 3, receiving microwave antenna - 4, amplitude microwave detector - 5, low frequency amplifier - 6, filter - 7, a sampling and storage device (UVX) - 8, the first signal processor - 9, the first temperature sensor - 9, the second signal processor - 10, the radio modem - 11, the transceiver antenna - 12, the clock transmitter - 13, the clock receiver - 14, the executive device - 15, synchronized wire line - 16, the first address letter module - 17, the remote control module - 18, the second address letter module - 19, the automatic gain control (AGC) module - 20, the synchronization module - 21, the signal processing module - 22. The drawing also Depicted: the first radiation pattern - 23 transmitting microwave antennas, the second radiation pattern - 24 receiving microwave antennas, the radio channel - 25, the person-intruder - 26, crossing the security line in the direction indicated by the dot-and-dot arrow. Arrows made in solid lines in the detection zone show the direction of the microwave signal along the guard line.

Предложенное универсальное радиолучевое устройство работает следующим образом. Указанное универсальное радиолучевое устройство является двухпозиционным и содержит размещенные на противоположенных сторонах рубежа охраны передатчик и приемник направленного радиоизлучения, формирующие вдоль рубежа охраны зону обнаружения. Передатчик состоит из усилителя мощности 1, генератора СВЧ 2, передающей СВЧ антенны 3, первого сигнального процессора 9 и передатчика синхроимпульсов 13. Приемник состоит из приемной СВЧ антенны 4, амплитудного детектора СВЧ 5, усилителя низкой частоты 6, фильтра 7, устройства выборки и хранения 8, второго сигнального процессора 10, приемника синхроимпульсов 14, исполнительного устройства 15 и радиомодема 11 с приемопередающей антенной 12. Каждая из СВЧ антенн, формирует узкие диаграммы направленности, ориентированные в пространстве вдоль рубежа охраны навстречу друг другу. Работа первого сигнального процессора 9 и второго сигнального процессора 10 осуществляется на программном уровне с использованием констант, базы данных и управляющих программ (программных модулей), расположенных во внутренней памяти каждого сигнального процессора. Первый сигнальный процессор 9 передатчика содержит: первый модуль адресных литер 17 и модуль дистанционного контроля 18. Второй сигнальный процессор 10 приемника содержит: второй модуль адресных литер 19, модуль АРУ 20, модуль синхронизации 21 и модуль обработки сигналов 22.The proposed universal radio beam device operates as follows. The specified universal radio-beam device is a two-position and contains located on opposite sides of the line of protection of the transmitter and receiver of directional radio emission, forming a detection zone along the line of protection. The transmitter consists of a power amplifier 1, a microwave generator 2, a transmitting microwave antenna 3, a first signal processor 9, and a clock transmitter 13. The receiver consists of a receiving microwave antenna 4, an amplitude microwave detector 5, a low-frequency amplifier 6, filter 7, and a sampling and storage device 8, a second signal processor 10, a clock receiver 14, an actuator 15, and a radio modem 11 with a transceiver antenna 12. Each of the microwave antennas generates narrow radiation patterns oriented in space along the boundary o khrany towards each other. The operation of the first signal processor 9 and the second signal processor 10 is carried out at the software level using constants, a database and control programs (software modules) located in the internal memory of each signal processor. The first signal processor 9 of the transmitter contains: a first module of address letters 17 and a remote control module 18. The second signal processor 10 of the receiver contains: a second module of address letters 19, an AGC module 20, a synchronization module 21, and a signal processing module 22.

В передатчике первый сигнальный процессор 9 формирует периодическую импульсную последовательность сигналов на передачу, которая поступает на вход усилителя мощности 1 и далее на первый вход генератора СВЧ 2, который генерирует импульсные СВЧ сигналы. Период следования этих импульсов выбирается в соответствии с одной из адресных литер, которая формируется программным образом в первом модуле адресных литер 17 первого сигнального процессора 9. Первый модуль адресных литер 17 первого сигнального процессора 9 и второй модуль адресных литер 19 второго сигнального процессора 10 предназначены для задания одинаковых номеров адресных литер передатчика и приемника в целях обеспечения совместной работоспособности нескольких однотипных универсальных радиолучевых устройств на местности. Адресные литеры разных универсальных радиолучевых устройств могут изменяться путем приращения длительности периода следования на определенную временную константу. Задание определенных одинаковых номеров адресных литер передатчика и приемника осуществляется до начала эксплуатации универсального радиолучевого устройства.In the transmitter, the first signal processor 9 generates a periodic pulse sequence of signals for transmission, which is fed to the input of the power amplifier 1 and then to the first input of the microwave generator 2, which generates microwave pulsed signals. The sequence of these pulses is selected in accordance with one of the address letters, which is formed by software in the first module of address letters 17 of the first signal processor 9. The first module of address letters 17 of the first signal processor 9 and the second module of address letters 19 of the second signal processor 10 the same numbers of the address letters of the transmitter and receiver in order to ensure the joint operability of several of the same type of universal radio-beam devices on the ground. Address letters of different universal radio-beam devices can be changed by incrementing the duration of the repetition period by a certain time constant. The assignment of certain identical numbers of the address letters of the transmitter and receiver is carried out before the operation of the universal radio beam device.

Импульсные СВЧ сигналы поступают на вход первой СВЧ антенны 3 на передающей стороне, которая излучает в направлении первой диаграммы направленности 23 зондирующие СВЧ сигналы. На приемной стороне второй СВЧ антенной 4 по направлению второй диаграммы направленности 24 принимаются эти зондирующие СВЧ сигналы, которые поступают на амплитудный детектор СВЧ 5, где преобразуются в низкочастотные (НЧ) импульсные сигналы. Далее эти НЧ сигналы проходят через усилитель низкой частоты 6, фильтр 7 и поступают на вход УВХ 8, которое запоминает постоянный уровень входного НЧ сигнала (от одного до другого импульса) и выдает огибающую НЧ сигналов, возникающую при пересечении нарушителем зоны обнаружения. В данном универсальном радиолучевом устройстве реализована АРУ, которая обеспечивает постоянство сигнала на выходе усилителя низкой частоты 6 при медленном изменении сигнала на его входе, вызванном изменением параметров окружающей среды (температуры, влажности, осадков и т.п.). Регулировка осуществляется с помощью модуля АРУ 20 второго сигнального процессора 10 посредством изменения коэффициента усиления усилителя низкой частоты 6, осуществляемого по его второму входу. При отсутствии нарушений рубежа охраны человеком в огибающей НЧ сигналов будет отсутствовать амплитудная модуляция. При движении человека - нарушителя через рубеж охраны в огибающей НЧ сигналов появится переменная составляющая (амплитудная модуляция). Известен принцип формирования переменной составляющей (огибающей) НЧ сигналов в двухпозиционном радиолучевом средстве обнаружения при пересечении человеком - нарушителем 26 зон Френеля на рубеже охраны в зоне обнаружения. Примеры огибающих НЧ сигналов на выходе фильтра 7 при пересечении нарушителем зоны обнаружения вблизи антенн и в средней части зоны обнаружения приведены на фиг. 2, 3, 7 патента RU №2610549, выбранного в качестве прототипа. Таким образом, огибающая НЧ сигналов, поступающая на вход УВХ 8, несет в себе информацию о Пересечении человеком - нарушителем рубежа охраны. Следует отметить, что глубина модуляции вблизи СВЧ антенн значительно превышает глубину модуляции в средней части зоны обнаружения.Pulse microwave signals are fed to the input of the first microwave antenna 3 on the transmitting side, which emits sounding microwave signals in the direction of the first radiation pattern 23. On the receiving side of the second microwave antenna 4 in the direction of the second radiation pattern 24, these sounding microwave signals are received, which are fed to the microwave amplitude detector 5, where they are converted into low-frequency (LF) pulse signals. Further, these low-frequency signals pass through a low-frequency amplifier 6, filter 7, and are fed to the input of the UVX 8, which remembers a constant level of the input low-frequency signal (from one pulse to another) and generates an envelope of low-frequency signals that occurs when the intruder crosses the detection zone. In this universal radio beam device, AGC is implemented, which ensures the constancy of the signal at the output of the low-frequency amplifier 6 with a slow change in the signal at its input caused by changes in environmental parameters (temperature, humidity, precipitation, etc.). The adjustment is carried out using the AGC module 20 of the second signal processor 10 by changing the gain of the low-frequency amplifier 6, carried out at its second input. In the absence of violations of the human security boundary, amplitude modulation will be absent in the envelope of low-frequency signals. During the movement of the person-intruder across the guard line, an alternating component (amplitude modulation) will appear in the envelope of the LF signals. There is a known principle of the formation of a variable component (envelope) of low-frequency signals in a two-position radio-beam detection means when a person who violates 26 Fresnel zones crosses the guard at the detection line. Examples of envelopes of low-frequency signals at the output of filter 7 when the intruder crosses the detection zone near the antennas and in the middle of the detection zone are shown in FIG. 2, 3, 7 of patent RU No. 2610549, selected as a prototype. Thus, the envelope of the LF signals arriving at the input of the UVX 8 carries information about the Crossing by a person who violates the border of protection. It should be noted that the modulation depth near the microwave antennas significantly exceeds the modulation depth in the middle of the detection zone.

Рассмотрим работу второго сигнального процессора 10 на приемной стороне. Второй модуль адресных литер 19, расположенный во втором сигнальном процессоре 10, так же, как и первый модуль адресных литер 17 передатчика, предназначен для задания одинаковых номеров адресных литер передатчика и приемника.Consider the operation of the second signal processor 10 on the receiving side. The second module of address letters 19, located in the second signal processor 10, as well as the first module of address letters 17 of the transmitter, is designed to set the same numbers of address letters of the transmitter and receiver.

Работа модуля синхронизации 21, расположенного во втором сигнальном процессоре 10, настроена на селекцию принимаемых последовательностей сигналов с адресной литерой передатчика того же номера, что и адресная литера приемника. Прием сигналов может осуществляться по проводной линии синхронизации 16 или по радиолучу. Модуль синхронизации 21 обеспечивает отделение сигналов от помех по времени путем использования известного принципа селекции импульсов по длительности. При наличии устойчивой синхронизации приемника с передатчиком, в модуле синхронизации 21 формируются разрешающие сигналы, поступающие на второй вход УВХ 8. Следует отметить, что модуль синхронизации 21 обеспечивает дублирование (совмещение) процесса синхронизации передатчика и приемника по радиолучу и по проводной линии синхронизации 16, которое осуществляется в обычном (штатном) режиме. В случае нештатного режима, например, при обрыве проводной линии синхронизации, синхронизация обеспечивается только по радиолучу. Синхронизация по радиолучу в отдельности от проводной линии синхронизации 16 может быть использована в некоторых случаях при невозможности или затруднении прокладывания проводной линии синхронизации 16 между передатчиком и приемником.The operation of the synchronization module 21, located in the second signal processor 10, is configured to select the received signal sequences with the address letter of the transmitter of the same number as the address letter of the receiver. Reception of signals can be carried out via a wired synchronization line 16 or by radio beam. The synchronization module 21 provides the separation of signals from interference in time by using the well-known principle of pulse selection in duration. If there is a stable synchronization of the receiver with the transmitter, enable signals are generated in the synchronization module 21 and fed to the second input of the I / O 8. It should be noted that the synchronization module 21 provides duplication (combining) of the synchronization process of the transmitter and receiver over the radio beam and over the wire synchronization line 16, which It is carried out in the usual (regular) mode. In the event of an abnormal mode, for example, when the wire line of synchronization is broken, synchronization is provided only by radio beam. Radio beam synchronization separately from the wire line synchronization 16 can be used in some cases when it is impossible or difficult to lay a wire line synchronization 16 between the transmitter and receiver.

В основе обобщенного алгоритма обработки сигналов на приемной стороне лежит пороговая обработка огибающих НЧ сигналов. При этом происходит сравнение отрицательных выбросов сигнала с отрицательным пороговым уровнем, а положительных выбросов сигнала - с положительным пороговым уровнем. Превышение сигналом пороговых уровней свидетельствует о нахождении передвигающегося человека - нарушителя 26 в зоне обнаружения в границах зон Френеля. Поочередное превышение по времени всех пороговых уровней свидетельствует о прохождении человека - нарушителя 26 через зону обнаружения с пересечением ее осевой линии, что является нарушением охраняемого рубежа и признаком для формирования сигнала тревоги.The generalized signal processing algorithm at the receiving side is based on threshold processing of the envelopes of low-frequency signals. In this case, the negative signal emissions are compared with a negative threshold level, and the positive signal emissions are compared with a positive threshold level. Exceeding the threshold levels by the signal indicates the presence of a moving person - intruder 26 in the detection zone within the boundaries of the Fresnel zones. The successive exceeding in time of all threshold levels indicates the passage of the person-offender 26 through the detection zone with the intersection of its center line, which is a violation of the guarded line and a sign for the formation of an alarm.

Сформированный модулем обработки 22 сигнал тревоги второго сигнального процессора 10 поступает на вход исполнительного устройства 15, где отображается в виде тревожного светового (звукового) сигнала и фиксируется в виде замыкания (или размыкания) контактов реле в течение определенного интервала времени (например, 4 с). Сигнал неисправности при этом может распознаваться, например, в виде сигнала тревоги с более длительным интервалом времени. Одновременно сигнал тревоги (или сигнал неисправности) из второго сигнального процессора 10 поступает в радиомодем 11 и передается с помощью приемопередающей антенны посредством радиоканала связи 25 во внешнюю систему сбора и обработки информации (ССОИ).The signal of the second signal processor 10 generated by the processing module 22 is fed to the input of the actuator 15, where it is displayed as an alarm light (sound) signal and is fixed in the form of closing (or opening) relay contacts for a certain period of time (for example, 4 s). The fault signal can be recognized, for example, in the form of an alarm with a longer time interval. At the same time, an alarm signal (or a malfunction signal) from the second signal processor 10 enters the radio modem 11 and is transmitted using the transceiver antenna via the radio channel 25 to an external information collection and processing system (SSOI).

В предлагаемом универсальном радиолучевом устройстве первый сигнальный процессор 9 выполнен с возможностью обеспечения дистанционного контроля работоспособности, который обеспечивается с помощью модуля дистанционного контроля 18. Для осуществления дистанционного контроля работоспособности модулем 18 периодически во времени запрещается формирование импульсной последовательности сигналов на передачу в течение определенного интервала времени (например, 0,5 с), достаточного для формирования тревожного сигнала в модуле обработки сигналов 22 во втором сигнальном процессоре 10 на приеме. Этот сигнал передается в исполнительное устройство 15 и в радиомодем 11 для последующей передачи в ССОИ. Таким образом, полученный сигнал тревоги в приемнике в качестве реакции на прерывание сигнала передатчика свидетельствует о правильности работы универсального радиолучевого устройства. Проверка работоспособности приемника в отдельности может быть инициирована наличием команды, поступающей во второй сигнальный процессор 10 от ССОИ посредством радиоканала связи 25 с использованием радиомодема 11 с приемопередающей антенной 12.In the proposed universal radio beam device, the first signal processor 9 is configured to provide remote health monitoring, which is provided using the remote control module 18. To carry out remote health monitoring by module 18, the formation of a pulse sequence of signals for transmission during a certain time interval is prohibited (for example , 0.5 s), sufficient to generate an alarm in the signal processing module s 22 in the second signal processor 10 on receipt. This signal is transmitted to the actuator 15 and to the radio modem 11 for subsequent transmission to the SSOI. Thus, the received alarm in the receiver in response to the interruption of the transmitter signal indicates the correct operation of the universal radio beam device. A test of the receiver’s operability separately can be initiated by the presence of a command arriving at the second signal processor 10 from the SSOI via the radio channel 25 using a radio modem 11 with a transceiver antenna 12.

Действующий лабораторный макет универсального радиолучевого устройства для тревожной сигнализации подвергался всесезонным испытаниям в течение одного года. Значение тока потребления указанного устройства (при напряжении 24 В) составило не более 3 мА. Была подтверждена устойчивая работоспособность действующего лабораторного макета при пониженном энергопотреблении.The current laboratory model of a universal radio-beam device for alarming was subjected to year-round testing for one year. The value of the current consumption of the specified device (at a voltage of 24 V) was not more than 3 mA. The stable performance of the existing laboratory layout with reduced power consumption was confirmed.

Claims

A universal radio-beam device for alarm with low energy consumption, containing a transmitter and a receiver of directional radio emission located on opposite transmitting and receiving sides of the guard line, forming a detection zone along the guard line; said transmitter on the transmitting side of the guard line includes a first signal processor, the first output of which is connected to the input of the clock transmitter, the second output of the signal processor through a power amplifier and a microwave generator is connected to the input of the transmitting microwave antenna, forming the first radiation pattern; said receiver at the receiving side of the guard includes a receiving microwave antenna forming a second radiation pattern, the output of the receiving microwave antenna through an amplitude microwave detector connected to the first input of the low-frequency amplifier, the output of which is connected to the input of the filter, the output of which is connected to the first input of the second signal processor and to the first input of the sampling and storage device, the output of which is connected to the second input of the second signal processor, the second input of the sampling and storage device is connected to the first at the output of the second signal processor, the second output of which is connected to the second input of the low-frequency amplifier, the third input of the second signal processor is connected to the output of the clock receiver, the input of which is connected via the wired communication line to the output of the clock transmitter on the transmitting side, the third output of the second signal processor is connected to the input of the actuator, the output of which is the output of a universal radio beam device, characterized in that the receiver at the receiving station At the border of the guard, a radio modem with a transceiver antenna was introduced, the input / output of which is connected to the input / output of the second signal processor, and the first and second signal processors are designed to operate in low power mode by using the XPLA3 FPGA family of the CoolRunner series with CPLD architecture.