Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные направления совершенствования моделей и алгоритмов проектирования функционирования охранных систем. основные задачи и методические вопросы исследований. Математическая постановка задачи исследований 12
1.1. Анализ особенностей проектирования системы охранной сигнализании 12
1.2. Анализ особенностей функционирования пространственно распределенной системы охраны объекта в условиях конфликта 16
1.2.1. Моделирование действий нарушителя по преодолению сметемы охраны с применением технических средств проникновения 16
1.2.2. Особенности функционирования объемных технических средств охраны в составе системы ОВД в условиях воздействия преднамеренных помех 19
1.3. Математическая постановка задачи исследований 32
1.4. Состав и структура методического обеспечения исследований 39
1.5. Выводы главы 1 42
Глава 2. Моделирование процесса функционирования технических средств охраны объектов 44
2.1. Разработка вероятностной модели системы охранной сигнализации объекта 45
2.2. Разработка алгоритма оценки вероятности обнаружения нарушителя техническими средствами охранной сигнализации 50
2.2.1. Алгоритм оценки эффективности функционирования радиолокационных извешателей охраны в условиях воздействия преднамеренных помех
2.2.2. Моделирование формы диаграммы направленности антенны технического средства охранной сигнализации 56
2.2.3. Методика оценки эффективности функционирования оптико-электронных извещателеи охраны 60
2.3. Методика оценки эффективности функционирования линейных извещателеи охраны 65
2.3.1. Особенности расчета бистатической эффективной поверхности рассеяния нарушителя 66
2.3.2. Особенности оценки эффективности функционирования линейных радиолокационных извещателеи охраны в условиях воздействия ослабляющих помех 69
2.4. Моделирование структуры системы охраны объектов, построенной на основе адаптивных технических средств охранной сигнализации в условиях пространственно-временного конфликта 73
2.5. Разработка математической модели реакции групп задержания но пресечению несанкционированного проникновения на охраняемый объект 80
2.6. Методика определения надежности системы охраны в процессе проектирования 90
2.7. Выводы главы 2 93
Глава 3. Разработка алгоритмов оптимального проектирования системы охранной сигнализации в условиях воздействия преднамеренных помех 94
3.1. Алгоритм оптимизации временных параметров реагирования групп задержания при сохранении устойчивости системы контроля за охраняемым объектом 94
3.2. Алгоритм оценки эффективности функционирования ТС ОС в условиях воздействия преднамеренных помех 97
3.3. Алгоритм поиска оптимального расположения средств охранной сигнализации на охраняемом объекте 101
3.4. Алгоритм расчета надежности системы охранной сигнализации 103
3.5. Выводы главы 3 109
Глава 4. Анализ возможности практического использования математических моделей элементов систем охранной безопасности и оценка надежности разработанной системы охраны 110
4.1. Оценка вероятности обнаружения нарушителя техническими средствами охранной сигнализации 110
4.2. Разработка программного обеспечения для исследования динамических критериев качества функционирования проектируемой системы охранной сигнализации на охраняемом объекте 119
4.3. Выводы главы 4 128
Заключение 129
Список использованных источников 132
Приложение А 144
- Особенности функционирования объемных технических средств охраны в составе системы ОВД в условиях воздействия преднамеренных помех
- Разработка математической модели реакции групп задержания но пресечению несанкционированного проникновения на охраняемый объект
- Алгоритм поиска оптимального расположения средств охранной сигнализации на охраняемом объекте
- Оценка вероятности обнаружения нарушителя техническими средствами охранной сигнализации
Введение к работе
Актуальность темы. Современное состояние технологии проектирования системы охранной сигнализации (ОС) непосредственно связано с уровнем развития технического обеспечения средств охраны.
Повышение уровня технической оснащенности охранных подразделений остро направлено на сохранение целостности материальньж и культурных ценностей на охраняемых объектах.
Обеспечение надежной защиты охраняемых объектов, повышение качества и эффективности разрабатываемых систем, сокращение сроков проектирования, затрат на их разработку и внедрение являются важнейшими задачами по обеспечению сохранности материальных ценностей.
Соответственно, возникает необходимость в объективной оценке качества проектирования объектовых систем ОС.
Однако при проведении проектирования нередко возникают ситуации, когда элементы системы охраны подвержены влиянию преднамеренных помех. Это обстоятельство требует проведение оценки качества функционирования технических средств (ТС) ОС.
С другой стороны, эффективность функционирования ТС ОС зависит от множества взаимосвязанных между собой факторов и, как правило, оценивается совокупностью критериев, находящихся в сложных конфликтных взаимоотношениях.
Для проведения анализа таких многопараметрических и многокритериальных систем необходимы математические модели, учитывающие характер взаимоотношений элементов проектируемой системы как между собой, так и с внешними источниками, разработка которых направлена на создание перспективных помехоустойчивых систем безопасности охраняемого объекта.
Для работы с такими системами потребуется подготовка специалистов более высокого уровня, владеющих передовой информационной технологией и способных усовершенствовать управление деятельностью подразделений охраны.
В этих условиях особое значение приобретает поиск новых подходов к повышению эффективности управления процессом обучения личного состава охраны с ориентацией на его качественные аспекты противодействия несанкционированному проникновению нарушителя на объекты собственности и создание обучающих систем с механизмом их управления.
Таким образом, актуальность диссертационной работы заключается в необходимости разработки математических моделей и программных средств автоматизированного проектирования систем охранной сигнализации, направленных на повышение эффективности функционирования разрабатываемых ТС ОС в условиях радиоэлектронного конфликта.
Работа выполнена в соответствии с планом научных исследований в ВИ МВД РФ.
Целью работы является разработка моделей и алгоритмов оптимального проектирования расположения технических средств системы охраны на объектах собственности и управления эффективностью функционирования объемньж ТС ОС в условиях воздействия на них преднамеренных шумовых помех.
Задачи исследования:
-
Разработка модели проникновения нарушителя на охраняемый объект с применением технических средств постановки помех.
-
Определение комплекса критериев качества функционирования ТС ОС в составе проектируемой системы охраны.
-
Разработка математических моделей функционирования объемных ТС ОС в условиях радиоэлектронного конфликта.
-
Разработка алгоритмов выбора оптимальных параметров функционирования объемных средств контроля в составе системы централизованной охраны в условиях воздействия преднамеренных помех.
-
Разработка программного обеспечения автоматизированного проектирования и управления функционирования проектируемой системы ТС ОС при проведении оптимизации расположения в пределах охраняемого объекта.
Методы исследований. Для решения поставленных задач в работе использовались принципы системного подхода, методы теории радиотехники, теория массового обслуживания, теория вероятностей, методы математического моделирования, теории антенн, методы линейного и динамического программирования. Общей методологической основой проведения исследований является системный подход.
Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной.
1. Комплекс критериев качества функционирования системы охраны,
формализованных как вероятностно-временные характеристики
функционирования объемных средств контроля, позволяющий количественно
оценить влияние преднамеренных помех при проведении оптимизации
местоположения ТС ОС на охраняемом объекте.
-
Аналитическая модель динамики функционирования ТС ОС в условиях воздействия помех для анализа критериев качества функционирования при автоматизированном проектировании системы охраны, отличающаяся удобным графическим представлением и использованием аналитического аппарата для исследования вероятностно-временных характеристик.
-
Математические модели оценки критериев качества функционирования перспективных средств охранной сигнализации, позволяющие количественно оценить эффективность предлагаемых способов управления параметрами средств контроля.
-
Математическая модель оптимизации расположения групп задержания в зоне ответственности подразделения охраны, позволяющие сократить материальные потери данного подразделения.
-
Алгоритмы оптимального проектирования местоположения ТС ОС на охраняемом объекте на основе расчета энергетических параметров обнаружения средств охраны в условиях воздействия преднамеренных помех.
6. Программное обеспечение комплексной оценки качества
функционирования проектируемой системы ТС ОС при проведении
оптимизации расположения в пределах охраняемого объекта, позволяющее
наглядно оценить качество проектирования системы охранной сигнализации
объекта собственности.
Практическая значимость работы. В результате внедрения проведенных исследований разработаны алгоритмы и математические модели, реализованые в программно-методическом комплексе оценки качества
функционирования проектируемой системы охранной сигнализации в условиях воздействия преднамеренных помех. Научные результаты, полученные в диссертации, использовались в части обоснования требований к расположению ТС ОС на объекте собственности.
Разработанное программное обеспечение комплексной оценки качества функционирования проектируемой системы ТС ОС при проведении оптимизации расположения в пределах охраняемого объекта внедрено в деятельность ОБО при МВД Республики Алтай г. Горно-Алтайска, где используется для поддержки принятия решения при проектировании систем охранной сигнализации, а также в учебный процесс кафедры информационно-технического обеспечения ОВД Воронежского института МВД РФ.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью» (г. Воронеж, Воронежский институт МВД РФ, 2003); Четвертой Всероссийской научно-практической конференции "Охрана, безопасность и связь" (Охрана-2003) (г. Воронеж, Воронежский институт МВД России, 2003); Четвертой региональной научно-практической конференции "Информатика: проблемы, методология, технологии" (г. Воронеж, Воронежский государственный университет, 2004).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ. Основное содержание работы изложено в 13 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, изложенных на 143 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка и 3 таблицы. Список литературных источников включает 106 наименований.
Особенности функционирования объемных технических средств охраны в составе системы ОВД в условиях воздействия преднамеренных помех
Система централизованной охраны представляет собой совокупность объединенных через телефонные сети комплексов охранной сигнализации, вся информация от которых собирается на пунктах централизованного наблюдения (ПЦН).
Структурно комплекс охранной сигнализации (КОС), входящий в состав системы централизованной охраны, представляет собой совокупность совместно действующих технических средств ОС (ТС ОС), установленных на охраняемом объекте: извещатели охраны (ПО), извещатели пожарной сигнализации (ИП), включенных .в шлейф сигнализации (ШС), объединённых системой инженерных сетей и коммуникаций.
В контур управления централизованной охраны в контуре субъекта управления входит обслуживающий персонал пункта централизованной охраны (ПЦО) и, при сложной оперативной обстановке - личный состав дежурной части ОВД; объекты управления - техническая группа и группа задержания (ГЗ).
При поступлении сигналов от сети охранных и пожарных датчиков через шлейф сигнализации на вход приёмо-контрольного прибора, на его выходе формируются сигналы, которые управляют работой оиовещателей, а в случае построения централизованной охраны с помощью шифроустройства информация передаётся на ПКП большей информативной ёмкости через телефонную линию или радиоканал.
Объектовое оконечное устройство (ОУ) представляет собой составную часть системы, устанавливаемую на охраняемом объекте для приёма извещений от ПКП, шлейфа сигнализации, преобразования сигналов и их передачи но каналу связи на ретранслятор ПЦН, а также (при наличии обратного канала) для приёма команд телеуправления от ретранслятора (ПЦН).
Возмущающим фактором начала функционирования системы охраны является факт срабатывания ТС ОС. Выработанный извещателем сигнал тревоги по линиям передачи данных поступает на пульт централизованной охраны. После получения сигнала тревоги дежурный пульта управления но радиостанции передает информацию о тревоге на объекте группе задержания, которая, подтверждая сигнал тревоги, кратчайшим маршрутом едет к охраняемому объекту.
Дежурный пульта управления передает информацию о тревоге дежурному ПЦО или в его отсутствие помощнику, который записывает поступающую информацию о нарушении в специальный журнал. Дежурный пульта управления с объектовой карточки передает по рации группе задержания информацию об объекте, на котором произошла тревога. Группа задержания уточняет необходимую информацию, и после прибытия на объект сообщает время своего прибытия.
Взаимодействие осуществляется путем передачи информации этими группами непосредственно на ПЦО по радиоканалу, а также по линиям передачи данных, в качестве которых чаще всего используются абонентские телефонные линии. На основе обмена информацией между объектом и субъектом управления о состоянии системы охраны объекта, ее анализа дежурный или начальник ПЦО принимает решение о дальнейших действиях нарядов. В случае обнаружения явного проникновения (разбитые витрины, сорванные замки, и т. д.) группа задержания информирует дежурного ОВД, который высылает оперативную группу. До прибытия оперативной группы ОВД группа задержания осуществляет задержание преступника и охрану объекта, а дежурный ПЦО привозит собственника этого объекта, производят его вскрытие и осмотр. Если явного проникновения не обнаружено, то дежурный ПЦО так же привозит собственника. Объект вскрывается, его осматривают и иерезакрывают. В случае обнаружения преступника его задерживают. Если преступник не обнаружен, тогда группа задержания выясняет причину срабатывания ТС ОС и сообщает на пункт централизованной охраны [3,4].
Если же речь идет, например, об охране учреждений ЦБ России, действиями сил милиции управляет дежурный по ГРОВД.
Система охраны, применяемая на охраняемом объекте, должна обеспечивать сохранность материальных или иных ценностей, находящихся на объекте, и удовлетворять следующим принципам построения системы [32-34]:
-принципу разумной достаточности, который заключается в создании системы безопасности, адекватной потенциальной угрозе;
-принципу равной защищенности, который заключается в создании одинаковых уровней охраны различных элементов системы охраны;
- принципу экстремального времени, который заключается в стремлении, с одной стороны, максимально возможно увеличить время сопротивления элементов системы охраны несанкционированному воздействию, а с другой -уменьшить время реакции системы на попытку совершения кражи.
В основу выбора способов построения системы охраны объекта положен принцип разбиения его территории на зоны защиты [5,14], согласно которому важнейшим средством инженерно-технической защиты является планировка объекта, его зданий и помещений по зонам безопасности, которые учитывают степень важности различных частей ооьекта с точки зрения их возможного ущерба.
Основа концепции защиты объекта - оптимальное расположение зон наблюдения и размещение в них постов физической охраны и эффективных технических средств обнаружения, отражения и ликвидации угроз. Зоны безопасности следует располагать на объекте последовательно от периметра территории до хранилища ценностей и информации, создавая последовательность препятствий, которые придется преодолевать нарушителю (рисунок 1.3).
К первой зоне охраны относится периметр территории, на которой находится охраняемый объект.
В первой зоне возможно использование средств инженерной защиты (СИЗ). Это могут быть различного вида заграждения, заборы; средства телевизионного наблюдения (СТВН); средства охраны периметра (активные и пассивные), а также физическая охрана (ФО).
Вторая зона охраны включает в себя территорию, на которой находится охраняемый объект.
При защите данной зоны используется комплекс мероприятий, состоящий из СТВН и соответствующей группы технических средств охранной и охранно-пожарной сигнализации.
Третья зона охраны - это периметр объекта (охраняемого здания или помещения).
Эта зона контролируется СТВН, ТС ОС и ИСЗ.
Четвертая зона - внутренние объемы объекта, заключается в блокировке: уязвимых мест отдельных зон, поверхностей и объемов внутри помещений охраняемого объекта (00), помещений (проходов) 00; подходов и непосредственно мест хранения материальных ценностей.
Границами зон защиты, как правило, служат искусственные и естественные заграждения, строительные конструкции и т.д.
Объем охраняемого пространства (здания, помещения) разбивается на зоны защиты субъективно в соответствии с характером источника угроз, размещением ценностей на объекте и т.д.
При этом зоной охраны будем считать структурно (окно, дверь, объем) и/или функционально (пролом, открытие) выделенный блокируемый увещателями участок охраняемого объекта. Например: дверь на пролом, дверь на открытие, окно на разбитие и т.д.
Рубежом охраны будем считать совокупность зон охраны, объединенных по какому-нибудь признаку и включенных в один шлейф сигнализации (ШС), например: периметр помещения, все внутренние двери и т.д.
Опишем общие принципы построения и функционирования системы охраны объектов с использованием ТС ОС.
Разработка математической модели реакции групп задержания но пресечению несанкционированного проникновения на охраняемый объект
При моделировании действий маршрут групп задержания но пресечению несанкционированного проникновения на охраняемый объект необходимо спрогнозировать поведение потенциального нарушителя. Будем полагать, что маршрут движения нарушителя для рассматриваемого охраняемого объекта должен удовлетворять следующим основным критериям выбора "оптимального" маршрута: минимизация вероятности обнаружения нарушителя ТС ОС на охраняемом объекте, либо минимизации времени проникновения. При выборе первого критерия поведение нарушителя характеризуется стремлением как можно дольше оставаться необнаруженным, тогда как во втором случае речь идут о силовом воздействии на ТС охраны и защитных ограждений с целью минимизации нахождения на охраняемой территории.
Целесообразно предположить, что достижение минимума времени пребывания нарушителя на охраняемой территории позволяет нарушителю покинуть территорию охраняемого объекта до того момента, как на место нарушения не прибудет группа задержания.
В данном параграфе предлагается с применением методов математического моделирования описать поведение системы охраны в условиях жестких временных и финансовых ограничений.
Разрабатываемая модель поведения системы охраны позволит объективно обосновать требования, предъявляемые к количественному составу групп задержания подразделений охраны, численности личного состава группы, повышения технической укренленности охраняемого объекта в условиях финансовых ограничении.
Задача поиска оптимальных временных параметров реагирования ГЗ при сохранении устойчивости системы контроля за 00, является одношаговой и заключается в минимизации возможного ущерба, обусловленной кражей с охраняемого объекта при обеспечении требуемого качества функционирования системы.
Представление системы охраны в виде системы линейных неравенств позволит решить задачу оптимизации методами линейного программирования [74, 96].
Основанный на линейном программировании подход при решении задач оптимизации состоит в рассмотрении системы контроля в виде совокупности нескольких элементарных функций, входом для которых могут быть материальные затраты, а выходом - достижение минимума финансовых потерь но результатам работы подразделений охраны за отчетный период.
Ввиду того, что построение модели представляет собой существенный объект планирования, необходимо определить общую схему решения задачи [74].
Па начальном этапе определяется весь перечень объектов, подлежащих охране. Охраняемые объекты классифицируются по степени важности, определяется количественный состав сил и средств подразделений охраны, заступивший на дежурство.
Па последующих этапах определяются объемы затрат, необходимые для охраны конкретного объекта.
По результатам определенных ранее переменных составляется модель в виде уравнений материального баланса, удовлетворяющих следующим ограничениям и допущениям:
-увеличение количества охраняемых объектов подразделением охраны требует пропорционального увеличения числа групп задержания (штатов личного состава охраны);
-количество ГЗ в штатной структуре подразделений охраны не может быть отрицательным;
-вводимая целевая функция должна обеспечить наглядную материальную выгоду предлагаемых способов повышения помехоустойчивости системы охраны.
Таким образом, в результате построения модели получается совокупность линейных соотношений, описывающих все допустимые решения системы, удовлетворяющие следующим требованиям: должны быть не отрицательны, удовлетворять условию материального баланса, минимизировать общую стоимость материальных потерь.
Опишем построение модели в табличной форме.
В качестве технологического процесса при решении задачи оптимального распределения усилий по недопущению совершения краж с охраняемого объекта целесообразно принять факт реагирования ГЗ на поступивший сигнал тревоги. Каждому технологическому процессу соответствует вертикальный столбец таблицы 2.1.
На пересечении каждой строки и каждого столбца размещается коэффициент затрат, необходимые для реагирования на поступивший иызон.
Требуется определить требуемое количество ГЗ, обеспечивающее минимум причиненного подразделению охраны ущерба за отчетный период.
Для решения задачи оптимизации на последующем этане осуществим преобразование системы линейных уравнений относительно нового множества переменных при условии исключения неременной dmrii3 остальных уравнений системы и минимизирующей формы (таблица 2.2).
Полученное новое базисное решение проверяется на выполнение неравенства ts = min tn 0. Если полученное решение не оптимально, то на основе данного критерия выбирается новая переменная d ms и вводится в состав базиса.
На основании проведенных операций получаем новое базисное допустимое решение, в котором значение Птск меньше, чем предыдущее (при условии строгой положительности значений базисных переменных для последнего шага) (таблица 2.3.).
Процесс поиска оптимального решения заканчивается при условии не отрицательности всех переменных tn.
Таким образом, полученное решение позволяет провести опенку соответствия проектируемой системы охраны предъявляемым требованиям.
Алгоритм поиска оптимального расположения средств охранной сигнализации на охраняемом объекте
Блок-схема алгоритма поиска оптимального расположения средств охранной сигнализации на охраняемом объекте приведена на рисунке 3.2.
Построение оптимальной системы ОС целесообразно начать с выбора типовых ТС ОС, из приведенного в базе данных списка технических средств охраны. Поиск оптимального расположения ТС ОС целесообразно осуществлять с учетом особенностей их применения и в соответствии с утвержденным перечнем [31], а также финансовых ограничений, наложенных на проектируемую систему охраны.
В диалоговом режиме разработчик системы охраны осуществляет ввод параметров охраняемого объекта: координаты угловых точек охраняемого помещения, координаты входных и межкомнатных дверей, наружных окон, перегородок, предметов, находящихся в помещении с указанием их максимальной высоты над уровнем пола, координаты охраняемых ценностей.
При монтаже ТС ОС в блоке 2 учитывается расположение крупных предметов и оборудования.
В блоке 3 проектировщиком системы охранной сигнализации, в соответствии с техническим описанием на приборы охраны, осуществляется выбор пространственного расположения объемных ТС в пределах объекта собственности. Выходными параметрами блока 3 являются координаты расположения ТС ОС в помещении, угол поворота оси излучения антенны технического средства охраны. Как правило [3], первоначальное расположение ТС ОС выбирается таким образом, чтобы обеспечить минимально возможные искажения диаграммы направленности извещателя и не допустить отражения СВЧ энергии от металлических поверхностей в зеркальных направлениях. При этом зона обнаружения извещателя не должна: касаться некапитальных стен, быть направлена на окна, тонкостенные перегородки или вытяжные вентиляторы. Расчет условий и проверка правильности выбора местоположения ТС ОС осуществляется соответственно в блоках 7, 8.
Набор применяемых ТС ОС на объектах собственности ограничивается утвержденной заказчиком сметной стоимостью. Проверка соблюдения финансовых ограничений осуществляется в блоке 4.
В блоке 6 осуществляется расчет взаимного положения ТС ОС относительно охраняемых ценностей.
Блоки 8, 9, 13 логические и предназначены для проверки полноты и правильности выполнения программы для различного количества средств охранной сигнализации и охраняемых участков объекта собственности.
В соответствии [39], рассматриваемая задача оптимизации расположения ТС ОС описывается в терминах теории множеств, согласно которой пространство охраняемого помещения представляется в виде совокупности подмножеств областей, составляющих зону обнаружения, подмножеств граничных точек и подмножеств области тени.
Подмножество граничных точек является линейным и лежит на продолжении линии визирования "источник излучения - препятствие". Эта линия моделирует распространение светового луча для объемных извещателей охраны, осуществляющих зондирование пространства при обнаружении нарушителя.
Знание взаимного расположения средств охраны, охраняемых ценностей и посторонних предметов позволяет в блоке 11 определить суммарные зоны тени, создаваемые каждым предметом при распространении электромагнитной волны излучаемой ТС ОС.
Необходимо отметить, что в рассматриваемых помещениях имеется большое количество предметов, которые искажают форму зоны обнаружения ТС ОС и формируют области тени, в которых обнаружение нарушителя становится невозможным.
Приведенное пространственное положение ТС ОС в помещении относительно охраняемых ценностей с указанием суммарной зоны тени, является исходным состоянием для расчета энергетических параметров средств обнаружения.
В блоке 12 алгоритма оптимального расположения средств охранной сигнализации для всех средств обнаружения, находящихся в помещении, рассчитывается вероятность обнаружения нарушителя в каждой точке охраняемого пространства не попавшего в область тени.
На основании полученных данных в блоке 14 осуществляется выбор максимального значения выбранного показателя эффективности для каждого элементарного участка помещения.
В блоке 15 осуществляется сравнение максимального значения вероятности обнаружения с задаваемой разработчиком пороговой величиной вероятности обнаружения нарушителя. Каждое значение вероятности обнаружения из итогового массива значений, в которых обнаружение нарушителя не происходит, сравнивается с величиной вероятности нахождения нарушителя в данной точке в соответствии с данными, задаваемыми разработчиком.
По результатам проведенного сравнения в блоках 16, 17 осуществляется присвоение признака обнаружения (не обнаружения) нарушителя в охраняемом помещении.
Знание области тени, границ обнаружения каждого извешателя охраны, признака обнаружения пели в каждой точке помещения позволяет для опенки качества функционирования проектируемой системы охраны использовать экспертную систему "VP-expert" [103].
Вывод результатов расчетов осуществляется в графическом режиме, с указанием секторов охраняемого помещения, в которых обнаружение нарушителя осуществляется с тем или иным значением вероятности. На основании представленной графической информации и результатов проведения экспертной опенки проектировщик принимает решение об изменении пространственного или углового положения ТС ОС.
Расчет надежности полученной системы охраны определяется в блоке 19 в соответствии с алгоритмом обоснования надёжности системы охранной сигнализации. Данный алгоритм описан в и. 3.4.
Оценка вероятности обнаружения нарушителя техническими средствами охранной сигнализации
Одной из важнейших задач проектирования технических комплексов охранной сигнализации является оптимальное размещение охранных извещателей на объекте с целью обеспечения своевременного обнаружения проникновения нарушителя.
С этой целью рассматривается один из возможных способов определения вероятности обнаружения нарушителя Р0би на охраняемом объекте средствами охранной сигнализации.
Процесс совершения кражи с объекта имеет обязательную составную часть - проникновение нарушителя к месту хранения материальных ценностей и выполнения необходимого условия совершения кражи - движение нарушителя по объекту, в связи с чем, в основу работы объемных ГС ОС охраны положен факт обнаружения движущегося человека - нарушителя.
Любое движение происходит но определенной траектории. Охранные извещатели устанавливаются на объекте таким образом, чтобы при движении нарушитель пересекал зоны обнаружения ТС ОС. Вероятность обнаружения нарушителя на объекте зависит от технических характеристик извешателей и траектории движения нарушителя.
Поскольку ракурс движения нарушителя относительно местоположения извешателя не известен в силу случайного характера его маршрута, оценка вероятности обнаружения нарушителя на объекте проводится путем расчета энергетических параметров обнаружения при всевозможных значениях скорости и направления движения нарушителя относительно местоположения средства контроля.
На рисунке 4.1, представлены графики изменения ширины спектра доплеровского сигнала от направления движения нарушителя при максимальной и минимальной скорости его движения.
Как показывает анализ приведенных зависимостей, ширина полосы пропускания доплеровского фильтра ТС ОС при обнаружении отраженного от нарушителя зондирующего сигнала лежит в пределах 20-250 Гц, что обеспечивает прохождение сигнала через нреселектор приемного устройства без искажений. Исходя из случайного характера движения нарушителя, величина ширины полосы доплеровского фильтра в дальнейших расчетах выбиралась равной максимально возможному значению.
Эффективность обнаружения нарушителя ТС ОС в соответствии с формулами (2.12)-(2.18) зависит от ориентации углового положения антенны в направлении на цель и коэффициента ее усиления.
Обоснование количественного значения допустимого угла рассогласования между направлением излучения антенны ТС ОС и направлением на охраняемый объект позволит минимизировать энергетические потери сигнала при его обработке в приемном устройстве извешателя охраны и тем самым повысить эффективность обнаружения нарушителя.
Результаты проведенных расчетов нормированного коэффициента усиления мощности сигнала ТС ОС представлены в виде зависимости данного параметра от величины угла рассогласования оси излучения диаграммы направленности антенны типа "Фотон", "Волна" и направления на материальную ценность на рисунке 4.2, 4.3, соответственно.
Многолитерное построение РЛИ охраны накладывает определенные ограничения на их местоположение. Так, применение зондируютего сигнала с частотой излучения 5400 МГц приводит к расширению ширины диаграммы направленности антенны и вызывает уменьшение коэффициента усиления антенны извешателя.
Сравнительные характеристики коэффициента усиления антенны РЛИ типа «Волна-5», двулитерного исполнения приведены на рисунке 4.3.
Теоретические исследования нормированных значений коэффициента усиления антенны ТС ОС дают основание полагать, что: для РЛИ размеры углового сектора приема сигнала, при которых отраженный от нарушителя зондирующий сигнал не испьггьшает ослабления не должен превышать 18 и 42 градуса, соответственно для частот излучения 10600 и 5400 МГц при сохранении вероятности обнаружения цели ие ниже 0.8; для оптико-электронных средств контроля погрешность юстировки антенны составляют всего 2 градуса, что накладывает жесткие условия к их установке на охраняемом объекте. Это обусловлено тем, что в абсолютных величинах значение коэффициента усиления антенны для данного типа средств больше, чем для радиолокационных датчиков и, следовательно, ширина диаграммы направленности антенны ОЭИ уже, чем для РЛ ТС ОС, что и подтверждается проведенными ранее общетеоретическими исследованиями [80].
Как правило, источники помеховых воздействий располагаются вне охраняемого помещения, за искусственными или естественными ограждениями, ослабление сигнала при прохождении которых, минимально. Применительно к охраняемым помещениям, это могут быть либо оконные проемы, либо тонкостенные перегородки. Как следствие, угловое рассогласование между осью излучения антенны и направлением на ограждение не должно быть менее рассчитанных значений. Так, например, при применении РЛИ типа «Волна-5» первого литера исполнения угловое рассогласование относительно оси излучения в 21,5 градус и более приводит к уменьшению интенсивности сигналов, приходящих с этих направлений не менее чем в десять раз.
Результаты исследования эффективности функционирования ТС ОС на примере РЛИ типа «Волна-5» в условиях воздействия помех различной интенсивности при различных скоростях перемещения нарушителя относительно оси излучения ТС ОС приведены на рисунках 4.4.,4.5.
Наиболее благоприятным условием обнаружения проникновения нарушителя на охраняемый объект является случай попадания нарушителя в главный лепесток диаграммы направленности антенны извещателя и его движении в направлении на ТС ОС с минимальной скоростью. В этом случае эффективность функционирования средства охраны остается практически неизменной при воздействии помех различной интенсивности.
Увеличение угла рассогласования между осью излучения и направлением движения нарушителя приводит к ухудшению условий его обнаружения, что обусловливает уменьшение дальности уверенного обнаружения до 8,6 метров в условиях воздействия помехи мощностью равной 10 Вт (рисунки 4.6, 4.7).
Применение в качестве технического средства охраны бистатических РЛИ обеспечивает требуемую вероятность обнаружения нарушителя в пределах зоны ответственности датчика охраны.
Однако увеличение интенсивности помехового поля на входе приемного устройства за счет постановки пассивных помех в виде облаков дипольных образований приводит к увеличению общего времени обнаружения нарушителя (рисунок 4.8).
Как следует из приведенных результатов, применение средств создания пассивных помех существенно затрудняет (а в некоторых случаях и исключает) обнаружение нарушителя линейными РЛИ типа "Радий-1" блокировки периметра территории на время до 50 секунд после применения средства создания пассивных помех, что приводит к беспрепятственному проникновению нарушителя на охраняемый объект. Как следствие, повышение помехозащищенности бистатических средств контроля обеспечивается за счет применения дополнительного приемного устройства, устанавливаемого на стороне передатчика РЛИ.
Результаты эффективности применения дополнительного приемника линейного радиолокационного извещателя приведены на рисунке 4.9.
Как следует из приведенных результатов, вероятность обнаружения нарушителя вторым приемником РЛИ возрастает но мере расширения облака ди-польных образований в зоне ответственности извещателя под действием атмосферных возмущений. Это обусловлено увеличением эффективной поверхности рассеяния облака ДО.
Точность определения управляемого параметра также влияет на эффективность обнаружения нарушителя ТСО (рисунки 4.10, 4.11). Так при невысокой скорости передвижения нарушителя в пределах охраняемого объекта, погрешность установки уровня мощности излучения РЛИ может достигать 40% при сохранении требуемого качества обнаружения нарушителя. Однако при увеличении интенсивности воздействующих помех, требования к качеству воспроизведения сигнала возрастают и погрешность установки регулируемого параметра не должна превышать 10%.
