устройство для охранной сигнализации на основе излучающего кабеля

Формула изобретения

Устройство для охранной сигнализации на основе излучающего кабеля, содержащее генератор высокочастотного сигнала, модулированного по амплитуде импульсами с частотой f_мод для подачи его на излучающий кабель, соединенный одновременно с входами первого смесителя, второго смесителя и схемы выделения частоты f_мод, а также приемный кабель, расположенный на заданном расстоянии от излучающего кабеля для обеспечения необходимой зоны и уровня чувствительности и соединенный с согласованной нагрузкой и высокочастотным усилителем, выход которого соединен с входом первого смесителя и через фазовращатель сигнала на /2 с входом второго смесителя, соответствующие выходы первого и второго смесителей подключены к соответствующим входам первого и второго импульсных усилителей, соответствующие выходы которых соединены с соответствующими входами первого и второго синхронных детекторов, каждый из которых соединен также с выходом схемы выделения частоты f_мод, соответствующие выходы первого и второго синхронных детекторов соединены с соответствующими входами первого и второго низкочастотных усилителей, сигналы с которых в схеме обработки возводят по отдельности в квадрат, суммируют и вычисляют квадратный корень суммарного сигнала, после чего подают на пороговый элемент, обеспечивающий при превышении заданного уровня вывод соответствующего сигнала на схему формирования сигнала тревоги.

Описание изобретения к патенту

Предложенное изобретение относится к устройствам для охранной сигнализации на основе излучающего кабеля, например, заглубленного в грунт, и предназначено для обнаружения несанкционированного пересечения контролируемых рубежей (периметров) охраняемых стационарных объектов.

Из уровня техники известны подобные периметровые устройства охранной сигнализации.

Например, изобретение по патенту РФ №2265248 также относится к охранной технике и предназначено для использования при защите территорий от несанкционированного доступа. В основе решения лежит регистрация сигналов, определяющих значения физического параметра грунта, принимаемых от датчиков, размещенных в грунте по охранному контуру, и принятии решения об обнаружении проникновения через контур при отклонении определяемых значений физического параметра грунта от эталонных. В качестве датчиков используют гальванически заземленные электропроводящие тела-электроды, а в качестве физического параметра грунта - кажущееся удельное электрическое сопротивление грунта в различных точках по вертикали вдоль контура. Устройство для обнаружения проникновения через контур запрещенной зоны включает множество датчиков, размещенных по контуру запрещенной зоны, процессор, снабженный блоком памяти, генератор, измеритель электрического тока и напряжения, коммутаторы.

Недостаткам данного решения является сложность конструктивного выполнения, высокая стоимость оборудования, недостаточная эффективность обнаружения несанкционированного проникновения за периметр охраняемой зоны. Невозможность обнаружения нарушителя, пересекающего по/над поверхностью земли.

За наиболее близкий аналог может быть принято устройство для охранной сигнализации для регистрации пересечения рубежа, раскрытое в а.с. СССР №1834552. Устройство содержит передающий и приемный излучающие кабели, передатчик, развязывающий фильтр, задатчик синхроимпульсов, развязывающий фильтр, приемник, триггер, блоки селекции, блоки обработки сигналов, элемент ИЛИ, пороговый элемент, блок тревоги, усилитель постоянного тока, полосовой фильтр. Сущность данного решения заключается в попытке выравнивания чувствительности средства обнаружения вдоль рубежа за счет периодического изменения величины нагрузки приемного кабеля и получении тем самым сигналов с разными фазами. Однако в этом случае достигается лишь частичное выравнивание чувствительности, т.к. отраженный от переменной нагрузки сигнал в значительной степени ослабляется по пути распространения до приемника.

Также известны зарубежные аналоги предложенного устройства, см. патенты US 4419659, US 6252507, GB 1497867, US 4091367.

Общим недостатком известных устройств является недостаточный уровень помехоустойчивости и равномерности чувствительности вдоль рубежа средства обнаружения на линии вытекающей волны.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании устройства для охранной сигнализации на основе излучающего кабеля, обеспечивающего необходимый уровень выравнивания чувствительности вдоль рубежа средства обнаружения на линии вытекающей волны, высокий уровень обнаружения и помехозащищенности.

Это обеспечивается за счет получения при синхронном детектировании двух ортогональных составляющих сигнала с последующим выделением модуля сигнала аппаратным или программным способом. Тем самым достигается независимость амплитуды сигнала воздействия от его фазы и соответственно места воздействия на рубеже, что позволяет повысить порог обнаружения и соответственно помехоустойчивость устройства.

Для решения поставленной задачи предложено устройство для охранной сигнализации на основе излучающего кабеля, содержащее генератор высокочастотного сигнала, модулированного по амплитуде импульсами с частотой f_мод для подачи его на излучающий кабель, соединенный одновременно с входами первого смесителя, второго смесителя и схемы выделения частоты f_мод, а также приемный кабель, расположенный на заданном расстоянии от излучающего кабеля для обеспечения необходимой зоны и уровня чувствительности, и соединенный с согласованной нагрузкой и высокочастотным усилителем, выход которого соединен с входом первого смесителя и через фазовращатель сигнала на /2 с входом второго смесителя. Соответствующие выходы первого и второго смесителей подключены к соответствующим входам первого и второго импульсных усилителей, соответствующие выходы которых соединены с соответствующими входами первого и второго синхронных детекторов, каждый из которых соединен также с выходом схемы выделения частоты f_мод. Соответствующие выходы первого и второго синхронных детекторов соединены с соответствующими входами первого и второго низкочастотного усилителя, сигналы с которых в схеме обработки возводят по отдельности в квадрат, суммируют и вычисляют квадратный корень суммарного сигнала, после чего подают на пороговый элемент, обеспечивающий при превышении заданного уровня вывод соответствующего сигнала на схему формирования сигнала тревоги.

На прилагаемом чертеже представлена структурная схема варианта выполнения предложенного устройства.

1 - генератор высокочастотного (ВЧ) сигнала; 2 - излучающий кабель; 3 - приемный кабель (располагается на расстоянии 2,5-3 м от излучающего кабеля для обеспечения необходимой зоны чувствительности); 4 - согласованная нагрузка (для обеспечения равенства волнового сопротивления кабеля и сопротивления нагрузки); 5 - высокочастотный усилитель (например, полосовой); 6 - первый смеситель; 7 - второй смеситель; 8 - фазовращатель сигнала на /2; 9 - первый импульсный усилитель; 10 - второй импульсный усилитель; 11 - первый синхронный детектор; 12 - второй синхронный детектор; 13 - схема выделения частоты f_мод (частота модуляции); 14 - первый низкочастотный (НЧ) усилитель; 15 - второй НЧ усилитель; 16 - первая схема возведения в квадрат (U₁ ²); 17 - вторая схема возведения в квадрат (U₂ ²); 18 - сумматор (U₁ ²+U₂ ²); 19 - схема извлечения квадратного корня (U₁ ²+U₂ ²)^1/2; 20 - пороговое устройство; 21 - блок формирования сигнала тревоги.

Элементы 16-20 могут быть выполнены на одной микросхеме или чипе.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Генератор ВЧ сигнала (1) формирует высокочастотные колебания (частота порядка 57 МГц), модулированные по амплитуде импульсами с заданной частотой f _мод (порядка 2500 Гц), которые поступают на излучающий кабель (2) и затем на смесители (6, 7) и схему выделения f _мод (13).

Принятые ВЧ колебания приемным кабелем (3), нагруженным на согласованную нагрузку (4), усиливаются полосовым ВЧ усилителем (5) и поступают на первый смеситель (6) и сдвинутые по фазе на /2 фазовращателем (8) на второй смеситель (7).

С выходов смесителей (6) и (7) выделенные колебания f _мод усиливаются соответственно импульсными усилителями (9, 10) и поступают на синхронные детекторы (11, 12), на которые подается опорный сигнал f_мод с выхода схемы выделения f_мод (13). Продетектированные сигналы с выходов синхронных детекторов (11, 12) усиливаются низкочастотными усилителями (14, 15) и поступают на схемы возведения в степень (квадрат) (16, 17), после чего суммируются сумматором (18).

Сигнал с выхода сумматора (18) поступает на схему извлечения квадратного корня (19), на выходе которой формируется модуль сигнала воздействия, который поступает на пороговое устройство (20) и далее на схему формирования сигнала тревоги (21). При использовании для обработки сигнала микропроцессоров функциональные составляющие структурной схемы (16-20) могут быть заменены программируемыми блоками, реализующими соответствующие функции.

В исходном состоянии сигнал с выхода схемы (19) представляет собой реализацию фонового шума, уровень которой ниже уровня срабатывания порогового устройства (20). При пересечении контролируемого рубежа нарушителем на выходе схемы (19) формируется импульс, длительность которого обратно пропорциональна скорости пересечения рубежа, а амплитуда пропорциональна массе нарушителя, В пороговом устройстве (20) происходит сравнение амплитуды сигнала и его длительности с заданными и при выполнении условий U_c>U _п (напряжение сигнала больше порогового напряжения), t _min<T_c<t_max (длительность сигнала определенная заданным временным промежутком) формируется сигнал тревоги.

Предложенное устройство предназначено для работы с системой сбора и обработки информации (ССОИ), обеспечивает необходимый уровень выравнивания чувствительности вдоль рубежа средства обнаружения на линии вытекающей волны, высокий уровень обнаружения и помехозащищенности за счет выделения и обработки индивидуальных составляющих сигнала.