RU2595979C1 - Method of detecting intruder using ultra-wideband signal (versions) - Google Patents
Method of detecting intruder using ultra-wideband signal (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2595979C1 RU2595979C1 RU2015128459/12A RU2015128459A RU2595979C1 RU 2595979 C1 RU2595979 C1 RU 2595979C1 RU 2015128459/12 A RU2015128459/12 A RU 2015128459/12A RU 2015128459 A RU2015128459 A RU 2015128459A RU 2595979 C1 RU2595979 C1 RU 2595979C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- interference
- level
- radio signal
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Burglar Alarm Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к радиотехническим способам обнаружения нарушителей, вторгающихся в контролируемую область пространства, и конкретно к радиотехническим способам обнаружения с использованием сверхширокополосных (СШП) сигналов.The invention relates to the field of burglar alarms, in particular to radio-technical methods for detecting intruders intruding into a controlled area of space, and specifically to radio-technical methods for detecting using ultra-wideband (UWB) signals.
Радиотехнические способы обнаружения основаны на фиксировании электромагнитного поля, отраженного от обнаруживаемого объекта (нарушителя) при появлении его в контролируемой зоне [Токарев Н.Н. Мешающие отражения в радиоволновых средствах обнаружения. // «Инфокоммуникационные технологии». Том 6. Специальный выпуск «Технологии безопасности и охраны», 2008, с. 85]. Для обеспечения работоспособности радиотехнических средств обнаружения (СО) в условиях помех от растительности (высокой травы, кустарника, в условиях лесистой местности) и широкого диапазона изменения погодных условий и природных факторов (дождь, мокрый снег, гололед и т.п.) в них используются зондирующие сигналы диапазонов метровых и дециметровых волн [Токарев Н.Н. Повышение характеристик радиоволновых средств обнаружения методами широкополосного зондирования. // Современные охранные технологии и средства обеспечения комплексной безопасности объектов: материалы IX Всероссийской научно-практической конференции (Россия, Пенза - Заречный, 18-20 сентября 2012 г.). - Пенза: Изд-во ПТУ, 2012, с. 122]. Однако, в этих диапазонах при приемлемых габаритах антенн их диаграмма направленности не ограничивает зону чувствительности, и СО подвержено влиянию мешающих отражений от подвижных массивных тел, находящихся даже на значительном удалении (крон деревьев, движущегося транспорта и т.п.) [Токарев Н.Н. Мешающие отражения в радиоволновых средствах обнаружения. // «Инфокоммуникационные технологии». Том 6. Специальный выпуск «Технологии безопасности и охраны», 2008, с. 86; Токарев Н.Н. Повышение характеристик радиоволновых средств обнаружения методами широкополосного зондирования. // Современные охранные технологии и средства обеспечения комплексной безопасности объектов: материалы IX Всероссийской научно-практической конференции (Россия, Пенза - Заречный, 18-20 сентября 2012 г.). - Пенза: Изд-во ПТУ, 2012, с. 123]. Кроме того, в СО метрового диапазона, предназначенных для скрытного размещения в земле, на уровень сигнала сильное влияние оказывают изменения параметров земли в широком диапазоне (от сухой до мокрой, вплоть до затопления антенн дождевыми и талыми водами) [Токарев Н.Н. Повышение характеристик радиоволновых средств обнаружения методами широкополосного зондирования. // Современные охранные технологии и средства обеспечения комплексной безопасности объектов: материалы IX Всероссийской научно-практической конференции (Россия, Пенза - Заречный, 18-20 сентября 2012 г.). - Пенза: Изд-во ПТУ, 2012, с. 123; Токарев Н.Н. Моделирование прямого сигнала радиоволновых средств обнаружения с подземными антеннами. // Радиотехника. №2. 2013, с. 101].Radio engineering detection methods are based on fixing the electromagnetic field reflected from the detected object (intruder) when it appears in the controlled area [Tokarev N.N. Disturbing reflections in radio wave detection equipment. // "Infocommunication technologies."
Для ограничения и нормирования размеров зоны чувствительности СО при использовании ненаправленных и слабонаправленных антенн в них используются импульсные СШП зондирующие сигналы малой длительности с относительной шириной спектра ( - абсолютная ширина спектра, - средняя частота спектра) [Токарев Н.Н. Повышение характеристик радиоволновых средств обнаружения методами широкополосного зондирования. // Современные охранные технологии и средства обеспечения комплексной безопасности объектов: материалы IX Всероссийской научно-практической конференции (Россия, Пенза - Заречный, 18-20 сентября 2012 г.). - Пенза: Изд-во ПТУ, 2012, с. 122; Шахнович И.В. Современные технологии беспроводной связи. М.: Техносфера, 2006, с. 138]. Для расширения условий работоспособности СО с подземными антеннами также используются СШП зондирующие сигналы, позволяющие сохранить оптимальность антенн и достаточный уровень сигнала в широком диапазоне изменения параметров земли [Токарев Н.Н. Повышение характеристик радиоволновых средств обнаружения методами широкополосного зондирования. // Современные охранные технологии и средства обеспечения комплексной безопасности объектов: материалы IX Всероссийской научно-практической конференции (Россия, Пенза - Заречный, 18-20 сентября 2012 г.). - Пенза: Изд-во ПТУ, 2012, с. 125; Способ скрытного обнаружения нарушителя в контролируемой зоне. Патент №2480837, Россия, МПК G08B 13/24. Заявлено 16.06.2011 г. №2011124585/08. Опубликовано 27.04.2013. Бюл. №12]. Для сохранения оптимальности антенн в диапазоне изменения параметров земли от сухой до мокрой требуется ширина спектра зондирующего сигнала в несколько десятков мегагерц при средней частоте спектра также в несколько десятков мегагерц [Способ скрытного обнаружения нарушителя в контролируемой зоне. Патент №2480837, Россия, МПК G08B 13/24. Заявлено 16.06.2011 г. №2011124585/08. Опубликовано 27.04.2013. Бюл. №12, фиг. 3]. Такой сигнал относится к классу СШП сигналов .To limit and standardize the sizes of the CO sensitivity zone when using omnidirectional and weakly directional antennas, they use pulsed UWB probing signals of short duration with a relative spectrum width ( - absolute width of the spectrum, - the average frequency of the spectrum) [Tokarev N.N. Improving the characteristics of radio wave detection methods using methods of broadband sounding. // Modern security technologies and means to ensure integrated security of facilities: materials of the IX All-Russian Scientific and Practical Conference (Russia, Penza - Zarechny, September 18-20, 2012). - Penza: Publishing House of vocational schools, 2012, p. 122; Shakhnovich I.V. Modern wireless technology. M .: Technosphere, 2006, p. 138]. To expand the working conditions of CO with underground antennas, UWB probing signals are also used to preserve the optimality of the antennas and a sufficient signal level in a wide range of changes in ground parameters [N. Tokarev Improving the characteristics of radio wave detection methods using methods of broadband sounding. // Modern security technologies and means to ensure integrated security of facilities: materials of the IX All-Russian Scientific and Practical Conference (Russia, Penza - Zarechny, September 18-20, 2012). - Penza: Publishing House of vocational schools, 2012, p. 125; The method of covert detection of an intruder in a controlled area. Patent No. 2480837, Russia, IPC
Проблемой при использовании СШП сигналов является влияние узкополосных электромагнитных помех, попадающих в полосу пропускания приемного тракта СО. При широкой полосе пропускания вероятность такого влияния достаточно высока, поэтому его устранение представляет собой очень актуальную задачу.The problem when using UWB signals is the effect of narrow-band electromagnetic interference falling into the passband of the CO receiving path. With a wide bandwidth, the likelihood of such an effect is quite high, so its elimination is a very urgent task.
Одним из путей защиты от таких помех является частотная режекция, позволяющая вырезать из спектра СШП сигнала полосу частот помехи [Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары: новые возможности, необычные проблемы, системные особенности. // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 1998. №4, с. 37; Хуаксиа Пенг, Юфенг Луо, Юджинг Джао. Компактный фильтр для сверхширокополосных систем. // Электронные компоненты. №11. 2014, с. 12]. Однако этот путь применим, когда заранее известна частота и уровень помехи, а это бывает редко, к тому же может появиться помеха на другой частоте.One of the ways to protect against such interference is frequency rejection, which allows you to cut out the interference frequency band from the UWB signal spectrum [Immoreev I.Ya. Ultrawideband radars: new features, unusual problems, system features. // Bulletin of MSTU. Ser. Instrument making. 1998. No. 4, p. 37; Huaxia Peng, Yufeng Luo, Eugging Jao. Compact filter for ultra-wideband systems. // Electronic components. No. 11. 2014, p. 12]. However, this path is applicable when the frequency and level of interference are known in advance, and this is rare, and interference at another frequency may appear.
Радиотехнический способ обнаружения нарушителя с использованием импульсного зондирующего сигнала с большой относительной шириной спектра, в котором используется другой путь защиты от узкополосных электромагнитных помех, описан в патенте [Способ обнаружения нарушителя в контролируемой зоне. Патент №2455692, Россия, МПК G08B 13/24. Заявлено 15.12.2010 г. №2010151591/08. Опубликовано 10.07.2012. Бюл. №19]. Он является наиболее близким к заявляемому способу по составу существенных признаков.A radio-technical method for detecting an intruder using a pulsed probe signal with a large relative spectral width, which uses a different protection path from narrow-band electromagnetic interference, is described in the patent [Method for detecting an intruder in a controlled area. Patent No. 2455692, Russia, IPC
Этот способ заключается в том, что контролируемую зону облучают импульсным радиосигналом, при приеме импульсного радиосигнала выделяют изменения его амплитуды, и при превышении этими изменениями порогового значения формируют сигнал тревоги, при этом длительность облучающего импульсного радиосигнала, полосу пропускания трактов передачи и приема выбирают такими, чтобы длительность принятого радиосигнала не превышала времени задержки сигнала, отраженного от нарушителя, находящегося на границе контролируемой зоны, относительно прямого сигнала, принимаемого с минимальной задержкой. Задержка отраженного сигнала относительно прямого сигнала при ширине контролируемой зоны в несколько метров не превышает 10 нс [Способ обнаружения нарушителя в контролируемой зоне. Патент №2455692, Россия, МПК G08B 13/24. Заявлено 15.12.2010 г. №2010151591/08. Опубликовано 10.07.2012. Бюл. №19, фиг. 3], что соответствует ширине полосы пропускания трактов передачи и приема и ширине спектра импульсного зондирующего сигнала не менее 200 МГц. Для работы в растительности рабочие частоты СО должны быть не выше 1 ГГц. При средней частоте спектра от 300 до 800 МГц относительная ширина спектра сигнала , и этот сигнал относится к классу СШП сигналов.This method consists in the fact that the controlled area is irradiated with a pulsed radio signal, when receiving a pulsed radio signal, changes in its amplitude are distinguished, and when these changes exceed a threshold value, an alarm is generated, while the duration of the irradiating pulsed radio signal and the transmission and transmission paths are chosen such that the duration of the received radio signal did not exceed the delay time of the signal reflected from the intruder located on the border of the controlled area, relatively direct about the signal received with a minimum delay. The delay of the reflected signal relative to the direct signal with the width of the controlled zone of several meters does not exceed 10 ns [Method for detecting an intruder in the controlled zone. Patent No. 2455692, Russia,
В этом способе предусмотрено, что при приеме выделяют дополнительные радиосигналы в других полосах частот относительно полосы частот первого радиосигнала, а сигнал тревоги формируют при превышении изменениями амплитуды всех радиосигналов пороговых значений [Способ обнаружения нарушителя в контролируемой зоне. Патент №2455692, Россия, МПК G08B 13/24. Заявлено 15.12.2010 г. №2010151591/08. Опубликовано 10.07.2012. Бюл. №19, п. 5 формулы]. Повышение устойчивости к узкополосной электромагнитной помехе достигается за счет того, что вероятность одновременного действия помехи во всех частотных каналах очень мала, и вероятность выдачи сигнала тревоги при воздействии помехи тоже очень мала.This method provides that during reception, additional radio signals in other frequency bands are allocated relative to the frequency band of the first radio signal, and an alarm signal is generated when changes in the amplitude of all radio signals exceed threshold values [Method for detecting an intruder in a controlled area. Patent No. 2455692, Russia,
Недостатком этого способа обнаружения является возможность пропустить нарушителя при воздействии узкополосной электромагнитной помехи хотя бы на один из каналов приема. При достаточном уровне помехи и достаточной ее продолжительности она может подавить принимаемый импульсный сигнал в канале, тогда при появлении нарушителя приращения амплитуды импульсного сигнала в этом канале не будет, и сигнал тревоги не сформируется, что соответствует пропуску нарушителя и потере работоспособности.The disadvantage of this detection method is the ability to skip the intruder when exposed to narrowband electromagnetic interference on at least one of the reception channels. With a sufficient level of interference and its sufficient duration, it can suppress the received pulse signal in the channel, then when the intruder appears, there will be no increase in the amplitude of the pulse signal in this channel, and the alarm signal will not be generated, which corresponds to the skip of the intruder and loss of operability.
Задачей заявленного изобретения является создание способа обнаружения нарушителя с использованием СШП сигнала, работоспособного при воздействии узкополосной электромагнитной помехи, в т.ч. в полосе частот СШП сигнала.The objective of the claimed invention is to provide a method for detecting an intruder using a UWB signal that is operable when exposed to narrow-band electromagnetic interference, including in the frequency band of the UWB signal.
Для решения этой задачи в заявленном изобретении осуществляется обнаружение факта наличия помехи и подавление (исключение) ее действия независимо от частоты.To solve this problem, the claimed invention detects the fact of the presence of interference and suppresses (excludes) its action regardless of frequency.
Задача решается различными вариантами способа. Во всех вариантах обнаружение факта наличия помехи осуществляется одинаковым набором операций (действий), а подавление или исключение действия помехи на работоспособность способа осуществляется различными путями. Соответственно, в вариантах способа используются различные не только отличительные, но и доотличительные признаки. Поэтому прототипом первого варианта способа является основной пункт формулы патента [Способ обнаружения нарушителя в контролируемой зоне. Патент №2455692, Россия, МПК G08B 13/24. Заявлено 15.12.2010 г. №2010151591/08. Опубликовано 10.07.2012. Бюл. №19], а прототипом остальных вариантов - тот же прототип с учетом п. 5 формулы.The problem is solved by various variants of the method. In all cases, the detection of the fact of the presence of interference is carried out by the same set of operations (actions), and the suppression or exclusion of the action of interference on the operability of the method is carried out in various ways. Accordingly, in variants of the method, various not only distinctive, but also distinguishing features are used. Therefore, the prototype of the first variant of the method is the main claim of the patent [Method for detecting an intruder in a controlled area. Patent No. 2455692, Russia,
В первом способе при обнаружении помехи перестраивается полоса рабочих частот в область частот, не подверженную действию помехи.In the first method, when an interference is detected, the working frequency band is tuned into the frequency domain not affected by the interference.
Для этого в способе обнаружения нарушителя с использованием СШП сигнала, заключающемся в том, что контролируемую зону облучают импульсным СШП радиосигналом, при приеме импульсного СШП радиосигнала выделяют изменения его амплитуды, при превышении этими изменениями порогового уровня сигнала формируют основной сигнал тревоги, согласно заявляемого изобретения ширину спектра облучающего радиосигнала выбирают больше, чем ширина полосы частот принимаемого радиосигнала, при детектировании принимаемого импульсного радиосигнала выделяют постоянную составляющую детектированного сигнала, соответствующую наличию и уровню посторонней узкополосной помехи, при превышении этой постоянной составляющей заданного порогового уровня помехи сдвигают полосу частот принимаемого радиосигнала в пределах спектра облучающего радиосигнала до снижения постоянной составляющей детектированного сигнала ниже порогового уровня помехи, при превышении постоянной составляющей детектированного сигнала порогового уровня помехи во всем диапазоне перестройки полосы частот принимаемого радиосигнала формируют дополнительный сигнал тревоги, оповещающий об электромагнитном подавлении.To do this, in the method for detecting an intruder using UWB signal, namely, that the controlled area is irradiated with a pulse UWB radio signal, when receiving a pulse UWB radio signal, changes in its amplitude are distinguished, when these changes exceed the threshold level of the signal, the main alarm signal is generated, according to the claimed invention, the spectral width the irradiating radio signal is selected greater than the bandwidth of the received radio signal; when detecting the received pulsed radio signal, select the constant component of the detected signal, corresponding to the presence and level of extraneous narrow-band interference, when this constant component exceeds a predetermined threshold level of interference, the frequency band of the received radio signal within the spectrum of the irradiating radio signal is shifted to a decrease in the constant component of the detected signal below the threshold level of interference, when the constant component of the detected threshold signal is exceeded the level of interference in the entire range of tuning the frequency band received signal forming an additional alarm to indicate the electromagnetic suppression.
Во втором способе используется несколько полос рабочих частот (несколько каналов обнаружения) и при наличии помехи в одном из каналов этот канал исключается из работы.In the second method, several operating frequency bands (several detection channels) are used, and if there is interference in one of the channels, this channel is excluded from operation.
Для этого в способе обнаружения нарушителя с использованием сверхширокополосного (СШП) сигнала, заключающемся в том, что контролируемую зону облучают импульсным СШП радиосигналом, при приеме импульсного СШП радиосигнала выделяют n каналов приема в n частотных полосах в пределах общей ширины спектра СШП радиосигнала, выделяют изменения амплитуды импульсного радиосигнала в каналах приема и при превышении этими изменениями порогового уровня сигнала формируют основной сигнал тревоги, согласно заявляемого изобретения при приеме и детектировании огибающей принимаемого импульсного радиосигнала в каждом из n частотных каналов контролируют появление и уровень постоянной составляющей детектированного сигнала, соответствующей наличию посторонней узкополосной помехи, при превышении этим уровнем заданного порогового уровня помехи в i-м канале приема (i≤n) на время превышения этот канал отключают от формирования основного сигнала тревоги, при превышении уровнем постоянной составляющей детектированного сигнала заданного порогового уровня помехи в нескольких или во всех n каналах формируют дополнительный сигнал тревоги, оповещающий об электромагнитном подавлении.To do this, in the method for detecting an intruder using an ultra-wideband (UWB) signal, namely, that the controlled area is irradiated with a pulsed UWB radio signal, when receiving a pulsed UWB radio signal, n reception channels are allocated in n frequency bands within the total spectral width of the UWB radio signal, and the amplitude changes pulse radio signal in the receiving channels and when these changes exceed the threshold level of the signal form the main alarm signal, according to the claimed invention when receiving and detecting The envelope of the received pulsed radio signal in each of the n frequency channels controls the appearance and level of the DC component of the detected signal, corresponding to the presence of extraneous narrow-band interference, when this level exceeds the specified threshold level of interference in the ith reception channel (i≤n) for the time this channel is exceeded disconnect from the formation of the main alarm, when the level of the DC component of the detected signal exceeds a predetermined threshold level of interference in several or all n ka Alah form an additional alarm to indicate the electromagnetic suppression.
Третий способ отличается от второго тем, что сигналы отдельных частотных каналов суммируют, и обнаружение нарушителя осуществляют по изменениям суммарного сигнала. Это позволяет полнее использовать полосу частот СШП сигнала.The third method differs from the second in that the signals of the individual frequency channels are added up, and the intruder is detected by changes in the total signal. This allows full use of the UWB signal frequency band.
Для этого в способе обнаружения нарушителя с использованием сверхширокополосного (СШП) сигнала, заключающемся в том, что контролируемую зону облучают импульсным СШП радиосигналом, при приеме импульсного СШП радиосигнала выделяют n каналов приема в n частотных полосах в пределах общей ширины спектра СШП радиосигнала, в каждом канале выделяют сигнал, соответствующий амплитуде принимаемого импульсного радиосигнала, согласно заявляемого изобретения эти сигналы суммируют, при превышении изменениями суммарного сигнала порогового уровня сигнала формируют основной сигнал тревоги, при приеме и детектировании огибающей принимаемого импульсного радиосигнала в каждом из n частотных каналов контролируют появление и уровень постоянной составляющей детектированного сигнала, соответствующей наличию посторонней узкополосной помехи, при превышении этим уровнем заданного порогового уровня помехи в i-м канале приема (i≤n) на время превышения этот канал исключают из суммируемых, при превышении уровнем постоянной составляющей детектированного сигнала заданного порогового уровня помехи в нескольких или во всех n каналах формируют дополнительный сигнал тревоги, оповещающий об электромагнитном подавлении.To do this, in the method of detecting an intruder using an ultra-wideband (UWB) signal, namely, that the controlled area is irradiated with a pulsed UWB radio signal, when receiving a pulsed UWB radio signal, n reception channels are allocated in n frequency bands within the total spectral width of the UWB radio signal, in each channel emit a signal corresponding to the amplitude of the received pulsed radio signal, according to the claimed invention, these signals are summed when exceeding the changes in the total signal threshold level with the signals generate the main alarm, when receiving and detecting the envelope of the received pulsed radio signal in each of the n frequency channels, the appearance and level of the constant component of the detected signal corresponding to the presence of extraneous narrow-band interference is controlled when this level exceeds a predetermined threshold level of interference in the ith reception channel ( i≤n) for the time of exceeding, this channel is excluded from the summed, when the level of the constant component of the detected signal exceeds the specified threshold level p Fires in several or all n channels generate an additional alarm signaling electromagnetic suppression.
Все три способа обнаружения нарушителя решают одну и ту же задачу с использованием схожих основных отличительных признаков - обнаружения факта наличия помехи и исключения влияния этой помехи на обнаружение нарушителя. Но для исключения влияния помехи в первом способе используется перестройка полосы частот единственного канала обнаружения, во втором и третьем - исключение одного из нескольких каналов, подверженного действию помехи. Отсутствие полного состава признаков одного из способов, полностью повторяющихся в других способах, не позволяет сформулировать один из них, как дополнительный пункт другого. В то же время, все способы взаимосвязаны единой целью и достигаемым техническим результатом, поэтому они объединены в единой заявке на варианты способа обнаружения нарушителя с использованием СШП сигнала.All three methods of detecting an intruder solve the same problem using similar main distinguishing features - detecting the fact of interference and eliminating the influence of this interference on the detection of an intruder. But in order to exclude the influence of interference, the first method uses the tuning of the frequency band of a single detection channel, and the second and third methods exclude one of several channels subject to interference. The lack of a complete set of features of one of the methods that are completely repeated in other methods does not allow us to formulate one of them as an additional point of the other. At the same time, all methods are interconnected by a single goal and the technical result achieved, therefore they are combined in a single application for variants of a method for detecting an intruder using a UWB signal.
Техническим результатом, получаемым в заявленном изобретении, является обеспечение работоспособности способа обнаружения нарушителя с использованием СШП сигнала при воздействии узкополосных электромагнитных помех. Дополнительным результатом является возможность формирования сообщения о воздействии электромагнитных помех и разделения сигнала тревоги, вызванного обнаружением нарушителя, и сигнала тревоги, вызванного электромагнитным подавлением во всей используемой полосе рабочих частот, т.е. получение дополнительной информации о причине тревоги.The technical result obtained in the claimed invention is to ensure the operability of a method for detecting an intruder using UWB signal when exposed to narrow-band electromagnetic interference. An additional result is the possibility of generating a message on the effect of electromagnetic interference and separation of the alarm signal caused by the detection of the intruder and the alarm signal caused by electromagnetic suppression in the entire operating frequency band used, i.e. Get more information about the cause of the alarm.
Полученный технический результат наиболее актуален именно для диапазонов метровых и дециметровых волн, когда ненаправленные и слабонаправленные антенны наиболее подвержены воздействию электромагнитных помех, поскольку не ограничивают угловые направления их прихода. Кроме того, в этих диапазонах наибольшее количество нелицензируемых и случайных источников излучений.The technical result obtained is most relevant for the meter and decimeter wave ranges, when non-directional and weakly directional antennas are most susceptible to electromagnetic interference, since they do not limit the angular directions of their arrival. In addition, in these ranges the largest number of unlicensed and random sources of radiation.
В то же время, традиционная область СШП приложений ориентирована на более высокочастотные диапазоны, где можно получать полосы частот в единицы гигагерц. В этих диапазонах, как правило, частоты узкополосных источников посторонних излучений заранее известны и могут подавляться заграждающими фильтрами [Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары: новые возможности, необычные проблемы, системные особенности. // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 1998. №4, с. 37; Хуаксиа Пенг, Юфенг Луо, Юджинг Джао. Компактный фильтр для сверхширокополосных систем. // Электронные компоненты. №11. 2014, с. 12], поэтому проблема влияния электромагнитных помех не так актуальна. Вероятно, по этой причине, а также по причине сравнительной новизны СШП технологий и недостаточной практики их внедрения, пути решения проблемы влияния на СШП устройства электромагнитных помех с заранее неизвестной частотой слабо проработаны и практически не отражены в источниках информации. Заявляемое изобретение представляет собой один из первых способов обнаружения нарушителя с использованием СШП сигнала, в котором решена проблема подавления посторонних электромагнитных помех в рабочей полосе частот.At the same time, the traditional field of UWB applications is focused on higher frequency ranges where frequency bands of units of gigahertz can be obtained. In these ranges, as a rule, the frequencies of narrow-band sources of extraneous radiation are known in advance and can be suppressed by obstruction filters [Immoreev I.Ya. Ultrawideband radars: new features, unusual problems, system features. // Bulletin of MSTU. Ser. Instrument making. 1998. No. 4, p. 37; Huaxia Peng, Yufeng Luo, Eugging Jao. Compact filter for ultra-wideband systems. // Electronic components. No. 11. 2014, p. 12], therefore, the problem of the influence of electromagnetic interference is not so relevant. Probably, for this reason, and also because of the comparative novelty of UWB technologies and the insufficient practice of their implementation, the ways to solve the problem of the effect of electromagnetic interference devices with an unknown frequency on the UWB are poorly developed and practically not reflected in the information sources. The invention is one of the first methods for detecting an intruder using UWB signal, in which the problem of suppressing extraneous electromagnetic interference in the working frequency band is solved.
Заявляемый способ обнаружения нарушителя с использованием СШП сигнала поясняется рисунками, приведенными на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11.The inventive method for detecting an intruder using UWB signal is illustrated by the drawings shown in FIG. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11.
Фиг. 1 поясняет функционирование способов обнаружения нарушителя с использованием СШП сигнала в отсутствие помех.FIG. 1 illustrates the operation of intruder detection methods using UWB signal in the absence of interference.
Фиг. 2 поясняет принцип подавления узкополосной помехи первым способом.FIG. 2 illustrates the principle of suppressing narrowband interference in the first way.
Фиг. 3 поясняет принцип обнаружения узкополосной помехи.FIG. 3 illustrates the principle of detecting narrowband interference.
На фиг. 4 показаны схемы двух вариантов устройства (а, б), реализующего первый способ обнаружения.In FIG. 4 shows diagrams of two variants of the device (a, b) that implements the first detection method.
Фиг. 5 поясняет принцип подавления узкополосной помехи вторым способом.FIG. 5 illustrates the principle of suppressing narrowband interference in a second way.
На фиг. 6 показаны спектрограмма (а) реального облучающего импульсного СШП сигнала и частотные характеристики (б) реальных полосовых фильтров в n (n=4) каналах приема.In FIG. Figure 6 shows the spectrogram of (a) a real irradiating pulse UWB signal and frequency characteristics (b) of real bandpass filters in n (n = 4) reception channels.
На фиг. 7 показана схема одного из возможных устройств (а) для реализации второго способа обнаружения нарушителя и временная диаграмма (б) основных сигналов устройства.In FIG. 7 shows a diagram of one of the possible devices (a) for implementing the second method of detecting an intruder and a timing diagram (b) of the main signals of the device.
Фиг. 8 показывает временные диаграммы суммируемых и суммарного сигналов при третьем способе обнаружения.FIG. 8 shows timing diagrams of the summed and summed signals in the third detection method.
На фиг. 9, 10 и 11 показаны примеры реализации элементов устройства: схемы выборки-хранения со сбросом (фиг. 9), стробируемого пикового детектора со сбросом (фиг. 10) и управляемого полосового фильтра (фиг. 11).In FIG. 9, 10 and 11 show examples of implementation of the device elements: sampling-storage circuit with a reset (Fig. 9), a gated peak detector with a reset (Fig. 10) and a controlled band-pass filter (Fig. 11).
В заявленном способе, так же как и в способе-прототипе, для облучения контролируемой зоны используется импульсный СШП сигнал длительностью от нескольких наносекунд до десятков наносекунд с шириной спектра до нескольких сотен мегагерц. За счет этого обеспечивается ограничение ширины контролируемой зоны (зоны чувствительности) между передатчиком (ПРД) и приемником (ПРМ), располагаемыми на противоположных концах контролируемой зоны [Способ обнаружения нарушителя в контролируемой зоне. Патент №2455692, Россия, МПК G08B 13/24. Заявлено 15.12.2010 г. №2010151591/08. Опубликовано 10.07.2012. Бюл. №19]. Таким путем обеспечивается ограничение и нормирование зоны чувствительности и устойчивость к помехам от движения массивных удаленных объектов.In the claimed method, as well as in the prototype method, a pulse UWB signal is used to irradiate the controlled zone from a few nanoseconds to tens of nanoseconds with a spectrum width of up to several hundred megahertz. This ensures the limitation of the width of the monitored zone (sensitivity zone) between the transmitter (Rx) and the receiver (Rx) located at opposite ends of the monitored zone [Method for detecting an intruder in the monitored zone. Patent No. 2455692, Russia,
На фиг. 1, а показан импульсный радиосигнал 1, который выделяется при приеме, а также его огибающая 2. Длительность принимаемого сигнала в зависимости от полосы пропускания канала приема составляет от единиц до десятков наносекунд. При приеме выделяют также сигнал 3, соответствующий амплитуде принимаемого импульсного радиосигнала 1. При пересечении нарушителем контролируемой зоны (зоны чувствительности) уровень сигнала 3 изменяется, как показано на фиг. 1, б. При превышении изменениями уровня сигнала 3 порогового уровня 4 сигнала формируется основной сигнал тревоги 5.In FIG. 1a shows a
На фиг. 2, а показан спектр 6 зондирующего (облучающего) сигнала, на фиг. 2, б - спектр 7 принимаемого сигнала. Спектр 6 зондирующего сигнала намного шире спектра 7 принимаемого сигнала. В первом способе обнаружения используется только часть спектра 6 зондирующего сигнала, однако, ширины спектра 7 принимаемого сигнала должно быть достаточно для формирования зоны чувствительности заданной ширины. Появление узкополосной помехи со спектром 8 (см. фиг. 2, а) в пределах полосы частот 7 принимаемого сигнала может полностью подавить принимаемый сигнал. Для исключения влияния помехи спектр 7 сигнала сдвигают в пределах спектра 6 зондирующего сигнала в положение 9 (см. фиг. 2, б), как показано пунктирной стрелкой.In FIG. 2a shows the
Как обнаруживается узкополосная помеха, поясняет фиг. 3. На ней показан тот же принимаемый импульсный сигнал 1 с огибающей 2, что и на фиг. 1, а, но с наложенной на него узкополосной помехой 10, представляющей собой непрерывный гармонический процесс. При приеме путем детектирования выделяется огибающая 2 импульсного сигнала 1 вместе с огибающей 11 узкополосной помехи 10. Огибающая 11 помехи 10 имеет постоянный или медленно (из-за узкополосности) меняющийся уровень, соответствующий уровню помехи. При некотором пороговом уровне помехи, показанном на фиг. 3 пунктирной линией 12, помеха начинает подавливать импульсный сигнал 2 и может подавить его полностью. Поэтому при превышении уровнем помехи 11 этого порогового уровня 12 полосу частот принимаемого сигнала (среднюю частоту входного фильтра ПРМ) сдвигают, как показано на фиг. 2, б, до снижения уровня помехи ниже порогового уровня.As narrowband interference is detected, FIG. 3. It shows the same received
Реализация описанного способа обнаружения нарушителя может быть выполнена различными путями, например, параллельным включением в ПРМ линейки переключаемых фильтров, с аналоговой обработкой уровней сигнала и помехи, или с преобразованием их в цифровую форму и цифровой обработкой.The implementation of the described method for detecting an intruder can be carried out in various ways, for example, by parallel inclusion in the PFP line of switchable filters, with analog processing of signal levels and noise, or by converting them into digital form and digital processing.
На фиг. 4, а приведена схема одного из вариантов устройства, реализующего первый способ обнаружения. Устройство содержит ПРД 13 с антенной, облучающий контролируемую зону, и ПРМ, включающий приемную антенну с полосовым фильтром 14, перестраиваемым по частоте управляющим напряжением, широкополосный усилитель 15, амплитудный детектор 16 огибающей принимаемого импульсного радиосигнала. Сигнал с выхода амплитудного детектора 16 разделяется на два канала - сигнала и помехи.In FIG. 4a, a diagram of one embodiment of a device implementing the first detection method is shown. The device contains a
В сигнальном канале, как обычно в устройствах обнаружения, с помощью пикового детектора 17 выделяется сигнал, соответствующий амплитуде огибающей импульсного сигнала. Этот сигнал изменяется при пересечении нарушителем контролируемой зоны (зоны чувствительности). Низкочастотный полосовой фильтр 18 выделяет изменения уровня сигнала в определенном диапазоне частот, вызываемые движением нарушителя в определенном диапазоне скоростей. Выходной сигнал полосового фильтра 18 соответствует сигналу 3 (см. фиг. 1, б), он поступает на первую пороговую схему 19, где сравнивается с пороговым уровнем 4 сигнала (см. фиг. 1, б). При превышении этого уровня формирователь тревоги 20 вырабатывает основной сигнал тревоги 5 (см. фиг. 1, б).In the signal channel, as is usual in detection devices, a signal corresponding to the amplitude of the envelope of the pulse signal is extracted using a
Канал помехи содержит фильтр нижних частот (ФНЧ) 21, который формирует уровень помехи 11, сглаживая короткий импульсный сигнал 2 (см. фиг. 3). В отсутствие помехи этот уровень отсутствует или очень мал (собственные шумы ПРМ). Во второй пороговой схеме 22 этот уровень сравнивается с пороговым уровнем 12 (см. фиг. 3) помехи. При превышении этого уровня запускается генератор импульсов 23 и начинает считать счетчик импульсов 24. Выходы счетчика импульсов 24 подключены к цифроаналоговому преобразователю (ЦАП) 25, который формирует управляющее напряжение для перестройки частоты полосового фильтра 14. Диапазон изменения выходного напряжения ЦАП 25 выбирается таким, чтобы диапазон перестройки полосового фильтра 14 находился в полосе частот 6 (см. фиг. 2, а) излучаемого сигнала ПРД 13. При превышении порогового уровня помехи управляющее напряжение полосового фильтра 14 начинает изменяться до тех пор, пока его полоса частот не выйдет за пределы действия помехи (с положения 7 до положения 9 на фиг. 3, б) и уровень помехи 11 (см. фиг. 3) с выхода ФНЧ 21 опустится ниже порогового уровня помехи 12 (см. фиг. 3) второй пороговой схемы 22. Генератор импульсов 23 прекращает формировать импульсы, счетчик 24 останавливается в том состоянии, при котором выходное напряжение ЦАП 25 вывело полосовой фильтр 14 за пределы действия помехи. Устройство продолжает работать и обнаруживать нарушителя в новой полосе частот. В случае появления помехи в этой новой полосе частот процесс перестройки частоты повторяется, и находится новое положение рабочей полосы частот, где отсутствует влияние помехи. В случае, если помехи присутствуют во всем диапазоне перестройки полосового фильтра, с выхода второй пороговой схемы 22 постоянно идет сигнал превышения порогового уровня помехи, генератор импульсов 23 и счетчик 24 с ЦАП 25 постоянно перестраивают полосовой фильтр 14 по диапазону до пропадания помехи в какой-то полосе частот. Если в течение заданного времени не найдена полоса частот без помех, селектор длительности 26 выдает сигнал на формирователь тревоги 20 и формирователь 27 сигнала подавления (дополнительного сигнала тревоги), который оповещает об электромагнитном подавлении рабочей полосы частот.The interference channel contains a low-pass filter (LPF) 21, which forms an
Такое же устройство может быть реализовано по схеме, приведенной на фиг. 4, б. Оно содержит те же функциональные узлы 13-17, 21, что и предыдущее, но обработка в сигнальном канале, в канале помехи, управление частотой полосового фильтра 14 осуществляется микроконтроллером 28. Функции, выполняемые микроконтроллером 28, те же, что и описанные выше для предыдущего варианта устройства. Его входы «Сигнал» и «Помеха» являются входами, соответственно сигнального канала и канала помехи, выход «Частота» - выходом управления частотой полосового фильтра 14. Микроконтроллер 28 имеет также выходы «Тревога», «Подавление» для выдачи соответствующих сигналов, а также цепь «Интерфейс» для дистанционного управления устройством (установки порогов, принудительной установки и ручной регулировки частоты и т.п.) и вывода информации о состоянии устройства и его режимах, текущих сигналов прохода нарушителя и т.п.The same device can be implemented according to the circuit shown in FIG. 4, b. It contains the same functional units 13-17, 21 as the previous one, but the processing in the signal channel, in the interference channel, the frequency control of the
Принцип, заложенный в основу второго способа обнаружения, поясняется на фиг. 5. На ней приведены спектр 6 зондирующего (облучающего) сигнала и n частотных полос 29 каналов приема. При появлении узкополосной помехи 8 в каком-либо частотном канале этот канал исключается из работы (частотный канал с помехой 8 показан штриховкой). На фиг. 6 показаны реальные спектр 6 зондирующего (облучающего) сигнала (фиг. 6, а) и частотные характеристики 29 полосовых фильтров частотных каналов при n=4 (фиг. 6, б). Принцип обнаружения наличия помехи в каждом частотном канале тот же, что описан выше и пояснен на фиг. 3.The principle underlying the second detection method is illustrated in FIG. 5. It shows the spectrum of 6 probing (irradiating) signal and n frequency bands of 29 reception channels. When narrow-
Суть способа обнаружения будет понятнее при описании конкретного устройства, реализующего этот способ. Такое устройство тоже может быть выполнено различным образом. Например, его ПРМ может содержать n параллельных полосовых фильтров с частотными характеристиками 29 и n параллельных каналов, похожих на описанное выше устройство для реализации первого способа. Однако, экономичнее выполнить его в виде одного общего аппаратного канала с последовательной обработкой n частотных каналов.The essence of the detection method will be clearer when describing a specific device that implements this method. Such a device can also be performed in various ways. For example, its PFP can contain n parallel bandpass filters with
Схема такого устройства приведена на фиг. 7, а, а на фиг. 7, б приведены временные диаграммы основных сигналов устройства. Устройство содержит те же, что на фиг. 4, ПРД 13, перестраиваемый по частоте полосовой фильтр 14, широкополосный усилитель 15, амплитудный детектор 16 огибающей принимаемого импульсного радиосигнала. В ПРМ входят также стробируемый пиковый детектор 30 в сигнальном канале, схема выборки-хранения 31 в канале помехи и микроконтроллер 32. Временные диаграммы сигналов на фиг. 7, б пронумерованы, и их номера показаны в кружочках на схеме фиг. 7, а в местах, соответствующих принадлежности этих сигналов элементам схемы. На фиг. 7 обозначены: 33 - выходной сигнал управляемого полосового фильтра 14, 34 - сигнал управления частотой полосового фильтра 14 с выхода «Частота» микроконтроллера 32, 35 - сигнал с выхода амплитудного детектора 16 огибающей принимаемого сигнала, 36 - стробимпульс управления схемой выборки-хранения 31 помехи с выхода «Строб П» микроконтроллера 32, 37 - стробимпульс управления стробируемым пиковым детектором 30 с выхода «Строб С» микроконтроллера 32, 38 - сигнал обнуления (сброса) схемы выборки-хранения 31 и стробируемого пикового детектора 30 с выхода «Сброс» микроконтроллера 32, 39 - сигнал с выхода схемы выборки-хранения 31 (уровень помехи) на входе «Помеха» микроконтроллера 32, 40 - сигнал с выхода стробируемого пикового детектора 30 (уровень сигнала) на входе «Сигнал» микроконтроллера 32.A diagram of such a device is shown in FIG. 7a, a in FIG. 7b shows time diagrams of the main signals of the device. The device contains the same as in FIG. 4,
Работа устройства управляется микроконтроллером 32, который в нужное время запускает ПРД 13 и формирует управляющие сигналы для элементов устройства. ПРД 13 излучает короткие радиоимпульсные сигналы с широким спектром 6, эти сигналы принимаются ПРМ и выделяются в полосовом фильтре 14 в виде последовательности радиоимпульсов 33. Микроконтроллер 32 периодически с периодом Т изменяет частоту полосового фильтра 14 с помощью управляющего сигнала 34. На фиг. 7, б выделены два периода работы устройства: от t1 до t1+Т при отсутствии помех, и от t1+Т до t1+2Т при наличии узкополосной помехи. Диаграммы 33 и 34 показывают, что в первом из этих периодов при соответствующей частоте настройки полосового фильтра 14 на его выходе выделяется принимаемый импульсный сигнал 1 без помех. Во втором периоде частота настройки полосового фильтра 14 такова, что в полосу пропускания фильтра попадает узкополосная помеха, и на выходе полосового фильтра 14 на принимаемый импульсный сигнал 1 накладывается непрерывная гармоническая помеха 10. Диаграмма 35 показывает, что после детектирования принимаемых сигналов 33 на выходе амплитудного детектора 16 огибающей присутствуют огибающие 2 принимаемого импульсного сигнала, причем во втором периоде огибающая 2 частично подавлена постоянной составляющей детектированного сигнала, соответствующей уровню 11 помехи.The operation of the device is controlled by a
Микроконтроллер 32 в каждом периоде работы, соответствующем определенной частоте полосового фильтра 14, формирует стробимпульс 36 помехи и стробимпульс 37 сигнала. Эти стробимпульсы управляют схемой выборки и хранения 31 и стробируемым пиковым детектором 30, которые запоминают и хранят до прихода импульсов сброса 38, соответственно, уровень помехи 11 (см. диаграмму 39) и уровень сигнала 3 (см. диаграмму 40), соответствующий амплитудному значению огибающей 2 импульсного сигнала (см. диаграмму 35). Уровни помехи и сигнала в каждом периоде, соответствующем определенной частоте полосового фильтра, поступают на микроконтроллер 32, где усредняются (фильтруются) и сравниваются с соответствующими пороговыми уровнями помехи 12 и сигнала 4 (см. фиг. 1).The
Изменения уровня сигнала 3 при пересечении зоны чувствительности нарушителем в разных частотных каналах имеют одинаковую форму и несколько различный временной масштаб из-за различного поперечного размера зон Френеля на различных частотах. При пересечении области вблизи линии ПРД-ПРМ (первой зоны Френеля) уровень сигнала 3 имеет глубокий минимум на всех частотах диапазона, как показано на фиг. 8. При превышении изменениями уровня сигнала порогового уровня сигнала 4 во всех или в нескольких (при реализации алгоритма обнаружения k из n) частотных каналах (периодах, соответствующих определенным частотам полосового фильтра) микроконтроллер 32 формирует основной сигнал тревоги на выходе «Тревога».Changes in
При превышении уровнем помехи порогового уровня помехи в данном частотном канале микроконтроллер 32 отключает этот канал из работы, чтобы он не участвовал в формировании сигнала тревоги. Уровень 11 помехи может быть настолько большим, что полностью подавит огибающую импульсного сигнала 2 (см. диаграмму 35). Это нисколько не помешает работе устройства, поскольку подавленный помехой канал будет отключен от работы. За счет перекрытия частотных характеристик полосового фильтра 14 в разных частотных каналах (см. фиг. 5) помеха может появиться одновременно в соседних каналах, тогда оба они будут отключены, но работоспособность устройства сохраняется, пока остается хотя бы один незашумленный канал. Если помеха присутствует во всех частотных каналах, или в нескольких (при реализации функции сохранения работоспособности m из n), микроконтроллер 32 формирует на выходе «Подавление» дополнительный сигнал тревоги, соответствующий электромагнитному подавлению работы устройства. Алгоритм функционирования микроконтроллера 32 закладывается в его программе.If the interference level exceeds the threshold level of interference in a given frequency channel, the
Как и в схеме на фиг. 4, б микроконтроллер 32 имеет выход «Интерфейс» для дистанционного управления устройством и контроля режимов его работы.As in the circuit of FIG. 4, the
Третий способ обнаружения нарушителя с использованием СШП сигнала поясняется временными диаграммами изменения уровня сигнала в частотных каналах, приведенными на фиг. 8. Он отличается от второго способа тем, что уровни сигналов разных частотных каналов суммируют, а для обнаружения нарушителя используют суммарный сигнал. На фиг. 8 приведены изменения уровня сигнала 3 в разных частотных каналах (канал 1 - канал n) и изменения суммарного сигнала 41. При превышении изменениями суммарного сигнала 41 порогового уровня сигнала 4 формируют основной сигнал тревоги 5.A third method for detecting an intruder using UWB signal is illustrated by timing diagrams of the change in signal level in the frequency channels shown in FIG. 8. It differs from the second method in that the signal levels of different frequency channels are added up, and a total signal is used to detect the intruder. In FIG. Figure 8 shows the changes in
Особенностью этого способа является то, что за счет суммирования разнофазных изменений уровня сигналов 3 частотных каналов в области высших зон Френеля (боковых колебаний сигналов) в суммарном сигнале эти боковые колебания сильно ослаблены, почти отсутствуют. Это связано с суммированием частотных полос, т.е. с расширением общей полосы частот относительно полосы частот одного канала, и обеспечивает дополнительное ограничение поперечного размера зоны чувствительности и, соответственно, дополнительную устойчивость к движению массивных тел за пределами зоны чувствительности.A feature of this method is that due to the summation of different-phase changes in the signal level of 3 frequency channels in the region of the higher Fresnel zones (lateral oscillations of the signals) in the total signal, these lateral oscillations are greatly weakened, almost absent. This is due to the summation of frequency bands, i.e. with the extension of the total frequency band relative to the frequency band of one channel, and provides an additional restriction on the transverse size of the sensitivity zone and, accordingly, additional resistance to the movement of massive bodies outside the sensitivity zone.
Обнаружение помехи в каждом частотном канале осуществляется таким же путем, как и в предыдущих способах. Способ может быть реализован тем же устройством (см. фиг. 7), что и второй способ. Временные диаграммы сигналов устройства те же самые, что и при втором способе обнаружения. Разница заключается в том, что сигналы частотных каналов в микроконтроллере 32 суммируются, а основной сигнал тревоги формируется по превышению порогового уровня сигнала суммарным сигналом, при обнаружении помехи в каком либо частотном канале (при превышении уровня помехи 11 порогового уровня помехи 12) этот частотный канал исключается из суммируемых. При обнаружении помехи во всех частотных каналах на выходе «Подавление» микроконтроллера 32 формируется дополнительный сигнал тревоги, соответствующий электромагнитному подавлению работы устройства. Указанный алгоритм закладывается в программе функционирования микроконтроллера 32.The detection of interference in each frequency channel is carried out in the same way as in the previous methods. The method can be implemented by the same device (see Fig. 7) as the second method. Timing diagrams of the device signals are the same as in the second detection method. The difference lies in the fact that the signals of the frequency channels in the
На фиг. 9, 10, 11 показаны примеры выполнения элементов, выполняющих функции формирования уровней помехи и сигнала и функции перестройки частоты в устройстве, изображенном на фиг. 7, а.In FIG. 9, 10, 11 show examples of the implementation of elements that perform the functions of generating levels of interference and signal and the frequency tuning function in the device shown in FIG. 7 a.
Схема выборки-хранения 31, изображенная на фиг. 9, содержит зарядный ключ 42, накопительный конденсатор 43, разрядный ключ 44 и повторитель напряжения 45. На вход схемы подается детектированный сигнал 35. В момент поступления от микроконтроллера 32 управляющего сигнала 36 «Строб П» зарядный ключ 42 открывается, и накопительный конденсатор 43 заряжается до уровня постоянной составляющей детектированного сигнала 35 (заштрихованные области на сигнале 35, фиг. 7, б), которая в каждом периоде Т смены частоты соответствует уровню помехи, накладывающейся на полезный импульсный сигнал. Накопленное напряжение 39 конденсатора 43 через повторитель напряжения 45 поступает на микроконтроллер 32 (вход «Помеха»), где оцифровывается и сравнивается с заданным пороговым уровнем. В конце каждого периода смены частоты полосового фильтра накопительный конденсатор 43 разряжается разрядным ключом 44, на который с микроконтроллера 32 подается сигнал 38 «Сброс». Таким образом схема выборки-хранения подготавливается к следующему периоду смены частоты.The retrieval-
Стробируемый пиковый детектор 30, изображенный на фиг. 10, содержит такие же элементы 42, 43, 44, 45, но для управления ключом 42 используется сигнал 37 «Строб С», а для сохранения на конденсаторе 43 напряжения, соответствующего амплитуде полезного импульсного сигнала, накопительный конденсатор 43 заряжается через транзистор 46. Накопленное напряжение 40 через повторитель напряжения 45 подается на микроконтроллер 32 (на вход «Сигнал»), где оцифровывается и сравнивается с пороговым уровнем или суммируется с сигналами других частотных каналов в зависимости от реализуемого варианта способа обнаружения. Сброс напряжения на конденсаторе 43 перед началом следующего периода смены частоты осуществляется тем же сигналом 38 «Сброс».The
Смена частоты полосового фильтра осуществляется микроконтроллером 32 путем изменения управляющего напряжения 34 на выходе «Частота». На фиг. 11 показан пример реализации управляемого полосового фильтра 14. Фильтр выполнен по пятизвенной схеме с использованием связанных полосковых линий 47 и варикапов 48, выполняющих функции управляемых конденсаторов. Варикапы катодными выводами заземлены по высокочастотному сигналу конденсаторами 49 и объединены для подачи управляющего напряжения по входу «Частота». С изменением управляющего напряжения изменяются емкость варикапов и частота настройки фильтров. Ширина полосы пропускания фильтра определяется параметрами полосковых линий 47. Частотные характеристики фильтра при перестройке напряжением приведены на фиг. 6, б.The frequency change of the bandpass filter is carried out by the
В процессе перестройки частоты каналов микроконтроллер 32 сохраняет оцифрованные уровни помехи и сигнала в каждом периоде, соответствующем определенному частотному каналу, накапливает их, усредняет и обрабатывает по описанным выше алгоритмам.In the process of tuning the frequency of the channels, the
Микроконтроллер имеет выходы «Тревога» для подачи на исполнительные устройства сигнала тревоги и «Подавление» для подачи информации о причине сигнала тревоги. Кроме того, он имеет выходную цепь «Интерфейс» для двусторонней связи с внешними устройствами. По этой цепи осуществляется дистанционное управление - изменение пороговых уровней, алгоритма многоканальной обработки (например, установка значений k, m при формировании сигнала тревоги и сигнала подавления работы), при необходимости изменение частот настройки каналов. По этой цепи также подается дополнительная информация на внешние устройства - частоты настройки каналов, номера каналов, подверженных воздействию помехи и выключенных из работы, установленные пороговые уровни и т.п.The microcontroller has outputs “Alarm” for supplying an alarm signal to actuators and “Suppression” for supplying information about the cause of the alarm signal. In addition, it has an “Interface” output circuit for two-way communication with external devices. A remote control is carried out along this chain — changing threshold levels, a multi-channel processing algorithm (for example, setting the k, m values when generating an alarm signal and an operation suppression signal), and if necessary, changing the channel tuning frequencies. This circuit also provides additional information to external devices - channel tuning frequencies, channel numbers that are subject to interference and are turned off, set threshold levels, etc.
Возможность управления алгоритмом многоканальной обработки и рабочими частотами каналов представляет собой дополнительный технический результат, достигаемый в заявленных способах обнаружения нарушителя с использованием СШП сигнала.The ability to control the multi-channel processing algorithm and the operating frequencies of the channels is an additional technical result achieved in the claimed methods for detecting an intruder using a UWB signal.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128459/12A RU2595979C1 (en) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Method of detecting intruder using ultra-wideband signal (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128459/12A RU2595979C1 (en) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Method of detecting intruder using ultra-wideband signal (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2595979C1 true RU2595979C1 (en) | 2016-08-27 |
Family
ID=56891966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015128459/12A RU2595979C1 (en) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Method of detecting intruder using ultra-wideband signal (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2595979C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3771116A (en) * | 1972-01-12 | 1973-11-06 | Bendix Corp | Method and apparatus for imaging stationary and moving objects |
US6501381B1 (en) * | 1998-12-09 | 2002-12-31 | 1336700 Ontario Inc. | Security system for monitoring the passage of items through defined zones |
RU2375755C1 (en) * | 2008-10-06 | 2009-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Акустический институт" имени академика Н.Н. Андреева | Device for guarding frontier water |
RU2434296C1 (en) * | 2010-03-22 | 2011-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Старт-7" | Method of identifying violator with determination of direction of movement |
RU2455692C1 (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Method of detecting intruder in controlled zone |
RU2480837C2 (en) * | 2011-06-16 | 2013-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ "ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Method for hidden detection of trespasser in monitored area |
-
2015
- 2015-07-13 RU RU2015128459/12A patent/RU2595979C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3771116A (en) * | 1972-01-12 | 1973-11-06 | Bendix Corp | Method and apparatus for imaging stationary and moving objects |
US6501381B1 (en) * | 1998-12-09 | 2002-12-31 | 1336700 Ontario Inc. | Security system for monitoring the passage of items through defined zones |
RU2375755C1 (en) * | 2008-10-06 | 2009-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Акустический институт" имени академика Н.Н. Андреева | Device for guarding frontier water |
RU2434296C1 (en) * | 2010-03-22 | 2011-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Старт-7" | Method of identifying violator with determination of direction of movement |
RU2455692C1 (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Method of detecting intruder in controlled zone |
RU2480837C2 (en) * | 2011-06-16 | 2013-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ "ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Method for hidden detection of trespasser in monitored area |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6456231B1 (en) | Radar sensor having a CFAR detector | |
US6677887B2 (en) | Intrusion detection radar system | |
RU2311658C9 (en) | Sensor for finding moving objects by means of ultra-broadband signal probing (variants) | |
GB2514103A (en) | Bidirectional bistatic radar perimeter intrusion detection system | |
EP3077778A1 (en) | Adaptive radar system with multiple waveforms | |
US20040246124A1 (en) | Method and apparatus for analysing a signal from a movement detector for determining if movement has been detected in an area under surveillance and an anti-theft system | |
RU2577848C1 (en) | Radar detector | |
CN109416397B (en) | Impact noise detection and removal for radar and communication systems | |
RU2595979C1 (en) | Method of detecting intruder using ultra-wideband signal (versions) | |
Li et al. | Detection of people trapped under the ruins using dual-frequency IR-UWB radar | |
Ariffin et al. | FMCW radar for slow moving target detection: Design and performance analysis | |
McKerracher et al. | Spectrum utilization: sense and adapt: operation on a noninterference and nonprotected basis | |
RU2402788C2 (en) | Method for detection of hidden radio transmitters | |
RU131926U1 (en) | DEVICE FOR DETECTING SIGNALS UNDER APRIORIAL UNCERTAINTY OF THEIR PARAMETERS | |
RU2283540C2 (en) | Method for radioelectronic suppression of radio line signals for controlling mining-explosive devices | |
RU2258258C2 (en) | Radiowave device for detecting intruder | |
RU2554526C1 (en) | Radio beam intrusion detector | |
RU2277263C1 (en) | Capacitive device for intruder alarm | |
RU2419812C1 (en) | Differential sensor to detect moving objects | |
Immoreev | Ultra-wideband radars: features and ways of development | |
RU2321023C1 (en) | Seismic compensator of interferences of ultra high frequency of fish searching fathometer | |
del-Rey-Maestre et al. | Nondesired effects in DVB-T based passive radar due to sporadic interference | |
RU2477922C2 (en) | Method for detecting signals at expected uncertainty of their parameters | |
Kumar | Experimental study of through-wall human being detection using ultra-wideband radar | |
RU2568142C1 (en) | Method of detecting moving ground objects from seismic signal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20181009 |