Сейсмические средства охранной сигнализации (стр. 3 из 4)

Выбор того или другого критерия может быть обоснован статистическими свойствами геосейсмического шума, действующего в данном географическом районе в определенное время суток.

К стационарной во времени и пространстве помехе следует отнести и наличие снежного покрова до 1 м и, промерзание грунта до 1 м. Такой тип помехи действует длительное время и практически однороден по всему пространству. Априори этот тип помехи должен вызывать ослабление сигнала и изменение его спектрального состава. Методы борьбы с помехой типа геосейсмический фон плюс

снежный покров и/или промерзание грунта остаются теми же самыми, что и при действии одиночного геосейсмического шума, но предполагается значительное уменьшение предельной дальности обнаружения.

II - й тип - нестационарная в пространстве и стационарная во времени помеха. К этому типу помех следует отнести помехи, действующие длительное или постоянное время в определенном месте охраняемого рубежа, а именно:

линии электропередачи, расположенные на расстоянии более 100 м от рубежа;

качание ветвей, травы, кустарника и деревьев на рубеже;

волнение моря до 6 баллов и удаление от кромки воды на расстояние более 30 м;

движение железнодорожного электрифицированного транспорта на расстоянии более 500 м от рубежа;

движение колесного автотранспорта;

шум, вызванный жизнедеятельностью населенных пунктов с числом жителей до 10 тыс. и удаленных от рубежа на расстояние более 500 м.

Действие такой помехи может быть либо априори известным, либо обнаружено при сравнении статистических свойств сигналов по времени и пространству ранее перечисленными критериями.

При действии одновременно помех 1-го и 11-го типов значительный интерес представляет определение частотного диапазона действующей помехи, возможность ее ослабления за счет временной фильтрации, а также изучение скоростных параметров волн - помех с целью применения пространственной фильтрации.

Полезным методом борьбы с помехами 11-го типа может явиться компенсационный способ, позволяющий по измеренным внешним параметрам изменить порог обнаружения или непосредственно компенсировать помеху.

III - й тип - нестационарная во времени и стационарная в пространстве помеха. К этому типу следует отнести помехи, действующие на значительной части охраняемого рубежа в течение определенного промежутка времени, а именно:

пролет авиатранспортных средств - как винтомоторных, так и реактивных - на высоте не менее 1000 м над рубежом;

песчано-пылевые бури со скоростью потока до 30 м/с;

осадки в виде дождя интенсивностью до 40 мм/ч;

осадки в виде снега интенсивностью до 10 мм/ч;

раскаты грома;

наводки грозовых разрядов.

Методы обнаружения действия такой помехи основываются на тех же способах, что и при действии помехи ll-го типа, только используемой здесь оценкой будет нестационарность во времени и стационарность в пространстве.

Действие этого типа помех при одновременном действии помех ll-го и 1-го типа может быть ослаблено за счет пространственной и частотной фильтрации, а также действием компенсаторных систем, работающих в нужный момент времени.

IV тип - нестационарная во времени и пространстве помеха. К этому типу можно отнести помехи, действующие в локальном месте охраняемого рубежа и в определенное время, а именно:

перемещения вдоль блокируемого рубежа человека или группы людей со скоростью до 5 км/ч;

пролет вертолетов на высоте не менее 70 м над рубежом;

блуждающие токи земли;

пересечения охраняемого рубежа мелкими и крупными животными.

Этот тип помехи наиболее сходен с полезным сигналом, поэтому при обнаружении действия этого типа помехи при оценке стационарность - нестационарность во времени и пространстве требуется по обнаруженному сигналу определить параметры объекта: скорость, направление движения, массу.

При выделении сигнала при действии помех IV-ro типа полезно использовать следующие три подхода:

многоканальное обнаружение;

методы классификации образов;

таксономическое многоканальное обнаружение.

Первый подход основан на статистических принципах обнаружения детерминированного сигнала с изменяющимся параметром. При работе такого средства обнаружения могут быть получены хорошие результаты при небольшом числе изменяющихся параметров сигнала, известных функциях распределения помехи и линейной зависимости функции сигнала от параметра.

Второй подход в основном использует детерминистские принципы и слабо зашумленную обучающую выборку. Хорошие результаты при этом подходе следует ожидать при неперекрываемости распознаваемых образов.

Третий подход основан на комбинации первых двух. Для его реализации используются как детерминистские, так и статистические принципы. Детерминистский подход основан на поиске "сгустков" реализаций сигналов в гиперпространстве заданных признаков, т.е. на решении задачи таксономии. "Сгустки" точечных реализаций сигнала тесно связаны с совместной плотностью распределения многопараметрического сигнала. Центры выбранных таксонов определяют сигнал, на который должен быть настроен канал, а число таксонов определяет число каналов. Обнаружение в каждом канале осуществляется обычными статистическими методами, например, с помощью корреляционного приема. Это средство обнаружения было опробовано на моделях реальных сигналов и показало практически 100% -е обнаружение при отношении сигнал/шум равном единице.

Таким образом, наиболее вероятный путь решения задачи с применением сосредоточенных приемников - это разделение помех с поэтапным обнаружением и применением интерференционных сейсмических систем.

Система обнаружения такого типа должна включать в себя две подсистемы:

подсистему постоянного слежения;

подсистему детального слежения.

Подсистема постоянного слежения снимает информацию со всего рубежа охраны с разрешением по расстоянию 500...1000 м. В случае появления сигнала, отличного от характеристик сейсмического шума, подсистема постоянного слежения передает "подозреваемый" участок системе детального слежения, которая должна окончательно принять решение о сигнале или помехе. В случае обнаружения помехи П-го и 111-го типа подсистема детального слежения отключается от выбранного участка. Если обнаружена помеха IV-ro типа, то слежение выполняется вначале на этапе отбраковки сигналов вертолетов и животных от людей, а затем, в случае обнаружения человека, идентифицирует объект по координатам местоположения. Подсистема постоянного слежения ведет непрерывное наблюдение за рубежом и должна работать на простых критериях обнаружения. Для приема сигнала эта подсистема должна использовать группы сейсмоприемников для каждого канала с целью увеличения предельной дальности обнаружения.

Одним из возможных вариантов расстановки сейсмоприемников является расстановка вдоль линии охраняемого рубежа через малое расстояние. Сигнал от группы в 20...40 датчиков соответствующим образом суммируется и передается в канал для подсистемы постоянного обнаружения. Для детального обнаружения используется нужная группа из заданного числа датчиков.

Чувствительные элементы ССО.

В качестве чувствительных элементов, предназначенных для преобразования механической энергии сейсмических колебаний в электрический сигнал, могут быть использованы:

точечные чувствительные элементы;

протяженные чувствительные элементы.

Самым распространенным типом точечного чувствительного элемента является сейсмоприемник электродинамического типа. Такие сейсмоприемники широко используются в геологии при сейсморазведке и выпускаются отечественной промышленностью для этих целей. Конструкция их представляет из себя герметичный корпус, внутри которого находится магнитная система 1.

В зазоре магнитной системы свободно перемещается катушка индуктивности 2, подвешенная на гибких подвесах 3. ЭДС самоиндукции, возникающая при движении катушки, поступает на внешние выводы.

Известны также другие типы точечных чувствительных элементов: пьезоэлектрические, тензометрические и др. Однако в силу различных недостатков они практически не применяются.

В качестве протяженного чувствительного элемента, как правило, используется линия, образованная цепочкой последовательно соединенных электродинамических сейсмоприемников. На выходе такой линии происходит суммирование сигналов от отдельных СП. Типичное количество СП в линии - 10... 20, расстояние между СП - 5...10 м.

Рекомендации по закреплению знаний.

С целью закрепления знаний по данной теме предлагается выполнить лабораторную работу, для чего необходимо изучить названные выше алгоритмы, пользуясь соответствующей литературой. Методика постановки экспериментов с ССО предполагает следующее.

Необходимо выбрать место установки ЧЭ или линейной части, правильно осуществить установку и обеспечить полноту статистики.

ЧЭ следует устанавливать на достаточно плоском участке местности с обеспечением максимально возможной однородности грунта в 30.

При исследовании помехоустойчивости ССО в условиях различных помех должно быть обеспечено наличие источников помех в 30.

Установку ЧЭ или ЛЧ ССО проводят на глубине от 10 до 50 см с обязательным уплотнением грунта вокруг СП для обеспечения хорошей механической связи. Хорошие результаты дает увлажнение грунта. Кроме того, необходимо обеспечить герметичность самого СП и подводящих линий.