Классификации, особенности и информационно-измерительные модели средств обнаруженияКлассификации, особенности и информационно-измерительные модели средств обнаружения ЗВЕЖИНСКИЙ Станислав Сигизмундович, доктор технических наук, доцент, Одним из актуальных направлений развития технических средств охраны (ТСО) является систематизация и унификация существующего методического и терминологического аппарата. Различия, появившиеся еще со времен СССР, были вызваны ведомственной разобщенностью двух основных государственных структур, занимавшихся техническими проблемами безопасности объектов - МВД и Министерства среднего машиностроения (ныне Федеральное агентство по атомной энергии). Достаточно упомянуть такие терминологические коллизии, как «периметральное - периметровое», «извещатель - средство обнаружения» и др. К сожалению, путаница не только не изжита до сих пор, но и продолжает нарастать, - единого ГОСТа нет, продолжают выпускаться различные ведомственные ОСТЫ и руководящие технические материалы. Это связано, в том числе, с расширением номенклатуры и появлением новых типов изделий, входом в научный оборот переводных зарубежных изданий, где «трудности перевода» только увеличивают энтропию. Иностранная терминология, «образы» и даже математика зачастую плохо «ложатся» на русский язык; например, в английском языке существует три понятия «ложная тревога», отличающиеся труднопонимаемыми нюансами [1]. Число публикаций по уменьшению неразберихи в терминологии крайне мало, их действительно можно пересчитать по пальцам [2]. То же самое относится и к различным классификациям изделий ТСО и, прежде всего, к средствам обнаружения (СО), как наиболее разветвленного класса специальной техники. В технической литературе существуют различные классификации СО, предназначенных для регистрации факта несанкционированного пересечения нарушителем охраняемого рубежа объекта, или его вторжением в охраняемую зону [1,3-6]. В определенной степени они связаны между собой, однако имеются и существенные различия. - в зарубежной литературе принято разделять СО, прежде всего, по тактике применения. Например, оптоволоконные СО разбиваются на два подкласса - устанавливаемые в грунт (т.е. сейсмические) и на «сеточный» забор (fence), хотя по сути сигналообразования они практически не отличаются друг от друга [1]. С другой стороны, даже разработчикам порой очень трудно уловить техническую разницу между такими терминами, фигурирующими в литературе, как емкостные, электростатические и «Е-полевые» СО [1,3]. В связи с этим предпринята попытка дать классификацию СО, которая, по возможности, была бы непротиворечива имеющейся информации, с другой стороны, более точно характеризовала изделия по принципу действия. В качестве основного разделительного правила выбран критерий «тип взаимодействия средства обнаружения с нарушителем», предложенный в [6], дополненный и уточненный. По сути, это есть принцип сигналообразования, показывающий, каким образом (посредством чего) объект обнаружения вызывает в СО регистрируемое изменение физической величины. Любое СО, в общем, состоит из двух частей - чувствительного элемента (ЧЭ) и блока электронного (БЭ). ЧЭ формирует вокруг себя зону обнаружения (ЗО) - область пространства, вторжение в которую нарушителя вызывает на его выходе электрический полезный сигнал (ПС). БЭ воспринимает сигнал с ЧЭ, усиливает, фильтрует и обрабатывает его по определенному алгоритму, чтобы отличить ПС от разнообразных помех, которые вызываются различными природно-климатическими и индустриальными факторами. Если алгоритмические признаки удовлетворяются, то на выходе БЭ появляются бинарные сигналы «тревога», с большой вероятностью свидетельствующие о факте нарушения; количество сигналов характеризуют классификационные признаки нарушителя, которые выявляются СО. Например, это может быть направление движения (от нас, к нам), вид (одиночный, групповой, транспортное средство) и пр. Сигналы по линии связи (проводной, радио) поступают на систему сбора и обработки информации (ССОИ), где принимается решение об истинности события и адекватных мерах по задержанию нарушителя. СО - сложное техническое устройство, представляет собой информационно-измерительную систему распознавания образов (нарушителей и источников помех), которая ставит в соответствие сигналам на входе (соответственно полезным или мешающим) выходные бинарные сигналы (типа «да» / «нет»). На рис.1 представлена его обобщенная информационно-измерительная модель. Прежде всего, все СО важно разделить на 2 больших класса - пассивные и активные [3]. У пассивных средств обнаружение нарушителя осуществляется посредством регистрации вызванных им изменений в существующем физическом поле, среде или веществе. Например, магнитометрические СО основаны на регистрации изменений (порядка 1 нТл) магнитного поля Земли (главная постоянная компонента около 5·104 нТл), вызванных вторжением в ЗО ферромагнитной массы, свойственной нарушителю (например, оружие, бытовые предметы, транспортные средства). При этом среда передачи сигнала (воздух, грунт) в силу диамагнитных свойств не оказывает на ПС никакого действия. В пассивных сейсмических СО энергия колебаний от воздействия нарушителя на поверхность Земли, воспринимаемая сейсмоприемником, будет в существенной степени ослабляться и трансформироваться средой - грунтом. Однако и в том, и в другом случае, принцип взаимодействия ЧЭ и нарушителя - пассивный. У активных средств обнаружение нарушителя осуществляется посредством регистрации вызванных им изменений в специально создаваемом физическом поле, как правило, электромагнитном. Такое поле возбуждается в пространстве, как правило, с помощью передатчика (ПРД), а детектируется с помощью приемника (ПРМ). Например, двухпозиционные радиолучевые СО основаны на регистрации изменений мощности высокочастотного электромагнитного поля, воспринимаемой от передатчика приемником, вызванных вторжением в ЗО нарушителя, обладающего определенной эффективной площадью рассеяния (излучения). На рис.1 показаны информационные характеристики, описывающие объекты обнаружения, объекты необнаружения - источники помех, среду распространения и формирования сигналов, а также основные части СО - ЧЭ, схему аналоговой обработки и цифровой процессор. Важнейшей информационной связкой (цепочкой) в этой модели является объект обнаружения → среда → ЧЭ, именно здесь происходит формирование и преобразование исходной информации в полезный сигнал. Эта связь легла в основу классификации видов СО по принципам сигналообразования, представленную на рис.2. Дальнейшее уточнение видов может идти по менее значимым различиям, например, для вибрационных - это вид ЧЭ: распределенные или точечные, объединенные в линию [7]. Необходимо отметить, что классификация СО по рис.2, как и любая другая существующая, не является полной, а лишь отражает, на наш взгляд, важнейшую функцию, реализуемую в СО - извлечение и преобразование информации через взаимодействие объекта с ЧЭ посредством среды. Другими важными классификациями СО могут быть: по тактике применения, по характеру зоны обнаружения (рис.3), их особенности освещены, например, в [1,3]. Выделенный на рис.3 класс квазипассивных СО включает такие редкие изделия (прежде всего, оптоволоконные), где активное поле циркулирует в строго ограниченном объеме (например, оптоволокне, волноводе), и не может быть зарегистрировано сканерами поля, применяемыми подготовленными нарушителями для обхода зон обнаружения. Как показывает практика, наиболее важной классификацией по рис.3 является разделение СО по тактике применения на заградительные, незаградительные и маскируемые. Суммируя известные данные [1,3-5,8] и на основе собственного опыта разработки и эксплуатации СО, в табл.1 даны сравнительные возможности различных типов и видов СО по обнаружению 12-и наиболее распространенных моделей (видов) людей -нарушителей. Прочерк свидетельствует, что для обнаружения этих видов преодоления средство не предназначено. В табл.1 не рассматриваются такие «экзотические» модели нарушителя как дельтаплан, парашют, высокие «ходули» и пр. Из таблицы видно, что не существует какого-либо одного универсального СО, в наилучшей степени подходящего для всех ситуаций. Из заградительных максимальный «потенциал обнаружения» [4] имеют СО на основе проводных линий под натяжением (taut wire), из незаградительных - лидары, из маскируемых - СО на основе эффекта линии вытекающей волны (ЛВВ). Таблица 1 - Сравнительные потенциальные возможности типов и видов средств обнаружения по обнаружению нарушителей В табл.2 представлены данные по сравнительной помехоустойчивости типов средств обнаружения к действию различных помеховых факторов, а также свойственные недостатки. В целом, к наиболее значимым можно отнести крупных животных и действие сильного ветра, который прямо или опосредованно влияет практически на все типы СО. В общем можно отметить, что по совокупности всех значимых помех активные СО по сравнению с пассивными являются более помехоустойчивыми. Наибольшим «потенциалом помехоустойчивости» при отсутствии миграции крупных животных обладают оптоволоконные, электроконтактные, двухпозиционные радиолучевые СО, при воздействии животных - магнитометрические средства обнаружения. Таблица 2 - Сравнительная таблица подверженности действию помех для средств обнаружения (внешних, периметровых) Таким образом, предложенная классификация средств обнаружения по принципам сигналообразования позволяет, на взгляд авторов, корректно дискриминировать известные изделия, отнеся их к двум большим классам - активных и пассивных. Дополнительная классификация по тактике применения и виду зоны обнаружения позволяет разделить СО на три других класса - заградительных, незаградительных и маскируемых. Выявленные преимущества и недостатки типов и видов СО дают основания к утверждению, что «универсально» хорошего изделия быть не может, поскольку любой физический принцип не является глобально оптимальным. Литература 1. Perimeter Security Handbook. - DARPA (NISE East), 1997. |