Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Л.3.7.Тех ср АБ.doc
Скачиваний:
29
Добавлен:
05.08.2019
Размер:
275.97 Кб
Скачать

Федеральное государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования.

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

ФАКУЛЬТЕТ «ПОДГОТОВКА АВИАЦИОННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ»

КАФЕДРА «ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ»

«УТВЕРЖДАЮ»

Заведующий кафедрой ОАБ

профессор В.М. Ильин

« » 2011г.

Доцент Вербицкий Ю А

ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине

Технические средства обеспечения авиационной безопасности и их эксплуатация

Тема 3. Системы охраны периметров аэропорта.

Лекция 3.7. Сейсмические системы охраны периметров.

Обсуждена на заседании кафедры ОАБ

Протокол № от « « 2011г.

Ульяновск 2011

Введение.

Учебные вопросы.

1. Классификация сейсмических средств обнаружения.

2. Геофонные системы охраны периметров.

Заключение.

Литература.

Основная:

1.Авиационная безопасность: учеб. пособие: в 2 ч. Ч.1А.В. Дормидонтов, С.И. Краснов, Н.В. Павлов; под общей редакцией С.И. Краснова, - Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2009. _ 192с.

2.

Учебно-материальное обеспечение.

1. Наглядные пособия.

2. Технические средства обучения.

3. Приложения.

Введение.

Несмотря на широкую применимость, из всех пассивных физических принципов обнаружения потенциальные возможности сейсмического раскрыты в наименьшей степени. Это обусловлено его относительно сложной реализуемостью и отсутствием адекватных общеприменимых математических моделей сигналообразования ввиду наличия зависимости качества его функционирования от внешних условий — типа грунта, подстилающей поверхности, климатики (дождь, снег и пр.). Однако сейсмический принцип высоко информативен и позволяет решать широкий спектр задач обнаружения и распознавания объектов на больших расстояниях и площадях, чем другие пассивные физические принципы.

1. Классификация сейсмических средств обнаружения

Определения и терминология

Сейсмические средства обнаружения предназначены для обнаружения факта нарушения границы охраняемой территории на основе анализа сейсмических колебаний грунта, вызванных вторгшимся объектом (рис. 1).

Рис.1. Взаимодействие объекта обнаружения через среду с сейсмопреобразователем

Существует термин «вибросейсмические средства». Связано это с тем, что в вибрационных и сейсмических средствах зачастую используются одни и те же преобразователи физических величин в электрический сигнал. Например, виброчувствительный кабель, установленный на бетонном ограждении или в грунте, полностью определяет назначение средства — для обнаружения пролома (перелаза) или подкопа. Другой термин — «сейсмо-акустические средства» — обусловлен близостью физических процессов, происходящих при распространении акустических и сейсмических волн вдоль границы раздела двух сред с разной плотностью. Иногда употребляется термин «сейсмометрические средства обнаружения», происходящий из метрологии, когда речь ведется об измерении каких-либо параметров сейсмических сигналов.

Говоря о сложившейся терминологии, можно сделать вывод, что все определяется научно-технической школой, в которой сформировались разработчики средств как специалисты (сейсморазведка, акусто- и гидролокация, метрология, технические средства охраны).

Классификация и характеристики сейсмических средств обнаружения

Классификация сейсмических средств обнаружения в зависимости от решаемых задач, реализованных алгоритмов, применяемых сейсмопреобразователей (СП) и вариантов их установки представлена на рис. 2.

Рис.2. Общая классификация сейсмических средств обнаружения

Средства обнаружения могут решать задачи:

  • обнаружения нарушителей;

  • их классификации (например, по носимой угрозе);

  • измерения пеленга на обнаруженный объект;

  • сейсмолокации — определения координат объектов в зоне действия средств обнаружения.

Благодаря пространственно-временной фильтрации сигналов может производиться траекторный анализ действий нарушителей на охраняемой территории и последующее распознавание на основе траекторного анализа.

Основными характеристиками сейсмических средств обнаружения являются: вероятность обнаружения в заданном радиусе (дальности) действия, средняя наработка на ложную тревогу (вероятность ложной тревоги), вероятность правильной классификации обнаруженного источника воздействия, потребляемая мощность, длительность автономной работы и ряд других.

Контролируемая зона обнаружения может быть точечной (круговой) или распределенной вдоль линии или по площади. Последние могут формироваться посредством не только точечных (сосредоточенных) СП, но и благодаря преобразователям кабельного типа (медные, оптоволоконные, «жидкостные»). Сигналы от точечных СП могут передаваться индивидуально от каждого на схему обработки (по радио или проводному каналу), либо преобразователи могут объединяться в «сейсмокосы».

При индивидуальной передаче сигналов может быть реализована пространственно-временная обработка сигналов на основе пеленгации, локации и других методов, отслеживая «трек» объекта, его скорость, направление вторжения и т. д. В этом случае информативность сигналов очень высока, но недостатком является ее усложнение за счет увеличения кабельных коммуникаций или трафика радиоканала. Если же преобразователи объединяются в «сейсмокосы», то «индивидуальность» сигналов теряется и можно вести речь только об обнаружении или, максимум, о распознавании сигналов.

Для лучших мировых образцов радиус (дальность) обнаружения сейсмических средств обнаружения составляет до 100 м по человеку и до 500 м по автотранспорту при вероятности правильного обнаружения >0,95. Например, для магнитометрического средства обнаружения, обнаруживающего цели по возмущениям магнитного поля Земли, достоверная дальность обнаружения — приблизительно в 20 раз меньше.

Пеленгование целей достигается двумя способами: с использованием точечных или распределенных в пространстве преобразователей (3 и более точечных) (рис.3). Как показывает практика, при пеленговании источников сейсмических возмущений потенциально достижимая точность составляет ±2…5°. Точность зависит от типа грунта, состава неоднородностей и ухудшается с увеличением дальности до обнаруженного источника сейсмических возмущений.

Рис.3. Способы построения сейсмопеленгаторов

Сейсмолокация может осуществляться только распределенными системами на основе нескольких сейсмопеленгаторов

В настоящее время потенциально достижимая точность измерения координат может составлять ±0,5 м в условиях, близких к идеальным (однородный и «сейсмопроводящий» грунт) — на практике зависит от условий функционирования и расстояния до объекта обнаружения (цели).

Классификация объектов сейсмического воздействия может осуществляться либо на основе анализа временной структуры сейсмосигнала, принимаемого одним преобразователем, либо на основе анализа принимаемых сигналов с нескольких СП, пеленгаторов или сейсмолокаторов, т. е. за счет пространственно-временной обработки или траекторного анализа. Реально достижимая вероятность правильной классификации обнаруженных объектов для сейсмических средств обнаружения превышает 0,8; она зависит от «близости» в информационном пространстве используемых признаков объектов обнаружения и наиболее значимых источников помех, прямо (ветер, животные) или опосредованно (деревья) воздействующих на грунт — среду распространения сейсмических волн.

При преобразовании механических колебаний среды распространения волн в электрический сигнал могут использоваться: электродинамические преобразователи (рис.4), пьезопреобразователи (рис.5), микрофоны, проводные магнитометрические преобразователи (рис.6), наполненные антифризом шланги с датчиком давления (рис.7), кабельные чувствительные элементы (рис.8), оптоволоконные кабели и т. д.

Рис.4. Электродинамический преобразователь

Рис.5. Пьезопреобразователь

Рис.6. Преобразователь на основе токового контура в магнитном поле Земли

Рис.7. Гидродинамический преобразователь

Рис.8. Преобразователь на основе трибокабеля

В зависимости от конструкции и принципа преобразования различают СП абсолютных и относительных величин смещения грунта (рис.9). Преобразователи абсолютных величин делятся на велосиметры, акселерометры и виброметры.

Рис.9. Классификация сейсмопреобразователей

При любом построении сейсмического средства обнаружения сигналы могут обрабатываться на месте установки средства, на удаленном пункте и распределенно (первичные сигналы обрабатываются на месте, основные вычисления — на удаленном пункте). Решение об обнаружении может приниматься автоматически, полуавтоматически с участием оператора или оператором на слух. Соответственно техническая сложность реализации изделия (низкая, средняя, высокая) определяется информативностью средств обнаружения (его возможностями), степенью детализации информации на выходе, разрешающей способностью по времени и пространственным координатам, степенью участия оператора в работе системы.

По конструктивному исполнению преобразователь — чувствительный элемент средств обнаружения — может выполняться в едином корпусе с блоком обработки или раздельно от блока. Раздельное исполнение позволяет наилучшим образом обеспечить согласование среды с сейсмопреобразователем, но ухудшает некоторые эксплуатационные показатели изделия в целом. Совместное исполнение позволяет обеспечить оперативность установки, надежность конструкции, но уменьшает радиус и вероятность обнаружения ввиду ухудшения согласования со средой.

По виду установки средства обнаружения различают:

  • стационарные, использующие преимущественно «сейсмокосы» из геофонов или пьезоэлементов, либо кабельные СП;

  • временно устанавливаемые (передвижные и переносные комплекты).

Как правило, под временно устанавливаемыми сейсмическими средствами обнаружения подразумевают точечные, используемые для установки в районе дорог или троп, причем время установки занимает не более нескольких минут. Стационарные изделия могут питаться от промышленной сети ~220 В или от аккумуляторов. Временно устанавливаемые сейсмические средства обнаружения питаются от автономных источников и могут автономно функционировать от нескольких суток до нескольких месяцев (типично не менее 30 дней). Существуют изделия однократного и многократного применения.

В составе интегрированных систем безопасности, систем охраны объекта сейсмические средства обнаружения типично используются для:

  • раннего обнаружения попыток вторжения нарушителей на объект на подступах;

  • усиления блокируемого рубежа, оборудованного другими средствами обнаружения (обнаружение подкопов, попыток спрыгивания с ограждения, с подручных средств на охраняемую территорию).

Блокируются либо целые замкнутые периметры, либо отдельные угрожаемые направления. Главным достоинством сейсмических средств обнаружения является скрытность контролируемых рубежей, а также их высокая информативность при минимуме энергопотребления. К недостатку можно отнести невысокие показатели средней наработки на ложную тревогу, обусловленные сложностью условий функционирования в различных грунтах.

В настоящее время наблюдается рост интереса к сейсмическим средствам обнаружения в связи с открывшимися возможностями извлечения информации из сейсмосигналов за счет применения новой элементной базы, в том числе мощных микропроцессоров. Развивается так называемая «концепция сейсмических информационных полей», определяющая облик сейсмических средств обнаружения ближайшего будущего. Наиболее актуальными проблемами развития сейсмических средств обнаружения на современном этапе по-прежнему остаются две, которые, судя по всему, не решены ни за рубежом, ни в России:

  • обеспечение заданной помехоустойчивости функционирования изделий на фоне различных помех метеорологического, биологического и техногенного характера;

  • обеспечение автоматической адаптации средств в различных условиях применения (в разных грунтах и в разных природно-климатических условиях, при изменении погоды, промокании или промерзании грунта).

На отечественном рынке коммерчески доступны изделия КСМ и «Радиобарьер» в различных модификациях, в состав которых входят точечные сейсмические средства обнаружения. При этом обеспечивается радиус обнаружения одиночного человека в пределах 20-40 м, а транспортных средств >100 м, что уступает, но соизмеримо, характеристикам зарубежных аналогов.

Примером средств обнаружения с распределенным чувствительным элементом на основе пьезопреобразователей может быть «Годограф- СМ-С». Это изделие способно блокировать два фланга по 150 м при ширине зоны обнаружения 10-15 м и вероятности обнаружения >0,95.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]