Радіохвильові системи, включаючи доплеровские

Відомо, що радіохвильові (радіолокаційні) системи використовують активні, напівактивні і пасивні принципи (останні з названих в системах охорони застосовуються у вигляді теплорадіолокаціонних систем). В активних системах первинне Електомагнітні поле створюється передавачем самої системи; поле відбитої хвилі сприймається приймачем, що входять до складу цієї ж системи. Первинне поле в напівактивна системах створюється передавачем, який в дану систему не входить і є по відношенню до неї зовнішнім елементом. В цьому випадку єдиним елементом власне даної системи є приймач; однак він функціонує в тісній взаємодії з зовнішнім по відношенню до системи передавачем. Робота пасивних систем зводиться до прийому радиоизлучений, створюваних спостерігаються об'єктами або встановленими на них радіотехнічними пристроями.

Прикладом активної радіохвильової системи охорони можуть служити пристрої типу "Купол", "Гамма", "Траса", "Конус -2 (2М, 3М, ТМ)", "РУТА", "СМВ-11М", "СМВ-15" ( виробництво СНВО ЕЛЕРОН, Москва), "Хвиля" (виробництво ВНІЇПО МВС, Балашиха), "Аргус" (виробництво СНКБ, Пенза), "ДОН", "ДОН-Н" (НПП прозеліт, Москва) і ін. Функціональна схема радіотехнічної системи охорони має традиційний вигляд звичайного радіолокатора, рис. 11, яка для випадку гетеродинного прийому сигналу має вигляд рис. 12.

Принцип дії такого класу сиcтем можна розглянути на основі однієї з останніх розробок "Конус-3М". Він заснований на реєстрації змін розподілу електромагнітного поля в замкнутому просторі, що відбувається під час руху об'єктів, наприклад людини. До складу системи входить електронний блок, два передавачі і два приймача.

Пари приймач - передавач утворюють самостійні приймально-передавальні канали. Залежно від величини, конфігурації і ступеня завантаженості приміщення, що охороняється в ньому можуть встановлюватися від одного до чотирьох приймально-передавальних каналів.

Передавач випромінює СВЧ коливання в охороняється обсяг. В результаті багаторазових відображень НВЧ енергії від обмежують даний обсяг поверхонь, а також від знаходяться в ньому предметів, в приміщенні встановлюється інтерференційне поле стоячих хвиль. При відсутності всередині обсягу рухомих людей або предметів поле стоячих хвиль стаціонарно і в місці розміщення приймача воно характеризується деяким сталим значенням напруженості електромагнітного поля. При появі або переміщенні людини всередині заданого обсягу первісна картина поля змінюється, що призводить до зміни напруженості в місці установки приймача, який фіксує це зміна поля. У разі, коли в одному приміщенні працюють два і більше приймально-передавальних каналів, переміщення людини може призводити до одночасної зміни напруженості поля в місцях установки декількох приймачів. Після відповідної обробки в електронному блоці ці зміни призводять до спрацьовування сигнального реле і видачі сигналу тривоги.

Типова побудова доплеровских систем представляється передавачем і прийомним блоками (див.рис. 13).

Передавальний, блок випромінює гармонійні коливання частоти f0 які після відображення від об'єкта приймаються прийомним блоком. Відбитий сигнал fпр відрізняється від частоти f0 на частоту Доплера (яка визначається як fд = 2Vr / l, де Vr - радіальна швидкість мети, м / с; l - довжина хвилі, см). В результаті спільного перетворення коливань частот, що надходять відповідно по гетеродина тракту і з прийомної антени, на виході змішувача утворюється напруга різницевої частоти, рівної частоті Доплера, яке після посилення пускає в хід виконавчий пристрій (приклад побудови розглянуто в п.6 на основі системи "Купол ").

Важливою перевагою таких систем є відсутність "мертвої зони" на малих дальностях, вузька смуга пропускання завдяки когерентного принципом обробки сигналу і порівняльна простота реалізації, обумовлена ​​відсутністю будь-яких модуляторів. До недоліків таких систем можна віднести: відносно низьку виброустойчивость, обумовлену тим, що доплеровские частоти лежать в діапазоні частот механічних вібрацій; порівняно невелика кількість ознак корисного сигналу, за якими може здійснюватися їх селекція на тлі перешкод, оскільки випромінюється сигнал НЕ модулирован ні по одному з параметрів; всі особливості відбитого сигналу визначаються тільки природною природою відображення і відносного руху об'єктів.

Системи охорони і виявлення несанкціонованого порушення кордонів, призначені для виділення інформації про доплеровском зміщенні частоти, виконуються на основі частотних вузькосмугових фільтрів, частотних дискримінаторів і перебудовуються генераторів. Стеження за доплерівським зсувом частоти за допомогою вузькосмугового фільтра мають дві переваги: ​​ставлення сигнал до шуму підвищується, особливо якщо доплеровській зрушення частот великий у порівнянні з шириною спектра корисного сигналу; воно може бути використано для виявлення несанкціонованого вторгнення як в системах з безперервним так і з імпульсним режимами роботи. У системах ефективно працюють і схеми селекції рухомих об'єктів, які в основному будуються еа основі ліній затримки, що виконують функцію фільтра низьких частот. У звичайній системі вузькосмуговий фільтр погіршує роздільну здатність по дальності, так як тривалість його відгуку на одиничне імпульсний вплив приблизно дорівнює величині, зворотній ширини смуги пропускання. Відношення сигнал до шуму при використанні вузькосмугових фільтрів без стробування по дальності зменшується через прийом додаткових шумів, що надходять в фільтр в період часу, відповідний іншим інтервалах дальності, в яких відсутня спостереження. Роздільна здатність по дальності встановлюється стробированием. Коли відбитий сигнал розходиться в певному інтервалі дальності, вихідний сигнал від кожного селектора дальності може бути поданий на вузькосмуговий фільтр, так як немає необхідності в збереженні форми імпульсу для забезпечення роздільної здатності. Втрати на прийом додаткових шумів відсутні, так як немає флуктуацій шуму, відповідних іншим дальностям.

Дискримінаторні і перебудовуються системи складніше і використовуються значно рідше.

У радіохвильових системах виявлення несанкціонованого вторгнення можуть використовуватися і більш прості системи, що виробляють огляд заданого простору і порівняння результатів огляду з попереднім результатом. У зазначених системах можуть застосовуватися як лінії затримки на один період огляду, так і системи, побудовані на елементах з динамічною пам'яттю - приладах зарядового зв'язку. Причому, останні, знаходять застосування і в пристроях з візуальним спостереженням за обмеженим простором і є найбільш дешевими в порівнянні з телевізійними.

Слід зазначити, що при використанні радіохвильових систем відбиті сигнали від місцевих об'єктів і предметів (будівлі, водонапірні башти, пагорби і височини без рослинного покриву та ін.) Є постійними в часі щодо фази, частоти і амплітуди. Однак існує безліч видів місцевих предметів, відбиття від яких не можна вважати стабільними (дерева, чагарники, морська поверхня, дощ, металізовані відбивачі і ін.). Тому, крім флуктуірует складової сигналу, відбитого від нерухомих об'єктів є і постійна складова, щодо якої відбуваються флуктуації (сигнал від пагорба - постійний, від дерев на ньому - флуктуірует, схожий на невеликий переміщається об'єкт). Рівень останньої слід оцінити заздалегідь і вплив її має бути мінімізовано.

Прикладом радарного сенсора може служити система моделі 16001 (Stellar, США, 8 USD / м периметра) в якій приймач і передавач перебувають в пило-та вологонепроникних корпусах і встановлюються на стовпах і стінах на відстані від 3 до 243 м один від одного, рис. 14.

При попаданні порушника в зону поширення СВЧ випромінювання, видається сигнал тривоги. Рекомендується установка фізичного бар'єру, причому для зниження помилкових спрацьовувань необхідно надання широкої (близько 5 - 20 м) зони відчуження (коридору).