CC BY
29
(рис. 2), полученной при помощи реального экс- жены крепления платы. При вибрации, датчики фик-
перимента. сируют колебание платы, полученные данные выво-
На рисунке 2 ярко выражены пики положительных дит в таблицу, по которым строится график [12].
всплесков на исследуемой АЧХ. Задавая различные После того, как построился график, мы можем уви-
значения точности аппроксимации, при помощи про- деть, в каких местах на печатном узле, при опре-
граммы, можно добиться либо вырождения функции деленной вибрации могут выйти из строя радиоэле-
в интерполяцию (максимальная точность), либо вы- менты, рождения функции в линию «тренда» (минимальная Заключение
точность). Таким образом, разработанная программа в
Испытательный вибростенд, позволяющий моде- среде "Borland Delphi 7"обеспечивает выполнение
лировать процессы, происходящие в различных сре- визуализации первичной информации, полученной в
дах, например упругих, сыпучих и т.д., под вли- ходе выполнения практического эксперимента с
янием вибрации (по двум и/или трем координатам), применением специализированной информационно -
и их исследования [11]. Вибростенд предназначен измерительной и управляющей системы по исследо-
для воспроизведения пространственной вибрации ванию процесса механических воздействий на пе-
при виброиспытаниях. В установку помещается пе- чатный узел, что обеспечивает проверку выбранных
чатный узел, и крепиться в местах, где располо- проектных решений на соответствие требованиям
выборочности и ветроустойчивости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Основы теории надежности электронных средств : учеб. пособие / Н.К. Юрков, А.В. Затылкин, С.Н. Полесский, И.А. Иванов, А.В. Лысенко - Пенза : Изд-во ПГУ, 2013. - 100 с.
2. Лысенко, А.В. Анализ современных систем управления проектами / А.В. Лысенко // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 371-372.
3. Голушко, Д.А. О скорости изменения частоты при проведении испытаний для определения динамических характеристик конструкции / Д.А. Голушко, А.В. Затылкин, А.В. Лысенко // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2015. № 4 (26). С. 147-154.
4. В.В. Петрухин, С.В. Петрухин/ Основы вибродиагностики и средства измерения вибрации // Простейшие средства измерения и анализ вибрации 2010. Т.1. С. 99-102.
5. Лысенко, А.В. Анализ особенностей применения современных активных систем виброзащиты для нестационарных РЭС / А.В. Лысенко, Г.В. Таньков, Д.А. Рындин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 155-158.
6. Автоматизированная многоканальная виброиспытательная установка / А.В. Лысенко, А.В. Затылкин, Д.А. Голушко, Д.А. Рындин, Н.К. Юрков // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2012. № S. С. 83.
7. Лысенко, А.В. Способ снижения величины вибрационных нагрузок в несущих конструкциях ЭС и методика его реализующая / А.В. Лысенко // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 4. С. 4144.
8. Лысенко, А.В. Методика моделирования внешних механических воздействий на бортовую РЭА / А.В. Лысенко, Е.А. Данилова, Г.В. Таньков / Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2013. Т. 1. С. 226-228.
9. Лысенко, А.В. Конструкция и методика расчета гибридного виброамортизатора с электромагнитной компенсацией / А.В. Лысенко, А.В. Затылкин, Н.А. Ястребова // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 4. С. 73-78.
10. Голушко Д.А. Методика исследования динамических характеристик технических систем на основе рассогласования фаз внешнего вибрационного воздействия / Голушко Д.А., Затылкин А.В., Герасимов О.Н. // Надежность и качество сложных систем. 2014. № 4 (8). С. 88-92.
11. Затылкин А.В. Индукционный виброметр с датчиком сейсмического типа / Затылкин А.В., Таньков Г.В., Рындин Д.А. // Инновационные информационные технологии. 2013. Т. 3. № 2. С. 135-143.
12. Юрков Н.К. Интерфейс взаимодействия многоканального виброиспытательного оборудования с программной средой управления исследованиями / Юрков Н.К., Затылкин А.В., Голушко Д.А. // В сборнике: XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН. 2014. С. 7203-7208.
УДК 368.3.068
Шуваев П.В., Кузнецов М.Д., Анисимов А.Г., Емашкина Т.С., Трусов В.А.
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ
В настоящие время существует немало средств обнаружения, которые устанавливают факт несанкционированного действия, направленного на объект, и в рамках системы физической защиты выполняет функцию обнаружения, проникновения на объект постороннего лица (нарушителя) или транспортного средства, пытающихся получить неразрешенный доступ на защищаемый участок Ключевые слова:
автоматизированные системы, противник, средства обнаружения, объекты, физическая защита
Введение
До того, как появились автоматизированные системы обнаружения, в СССР с 1957 года стали применять первые сигнальные мины (СМ) (рис. 1), для подачи звукового и светового сигнала, когда солдат противника (техника), зацепившись ногой (колесом, корпусом) за проволочную растяжку, невольно выдернет боевую чеку взрывателя.
Но такие средства обнаружения не подходили, что бы безопасно охранять важные объекты - СМ часто срабатывали при задевании проволочной растяжки животными [1]. Поэтому, со временем появилось системы без контактного действия, которые эффективно справлялись с поставленной задачей.
На протяжении долгих лет различные компании со всего мира выпускали все более новые средства обнаружения, и все они по-своему были хороши [13].
Рисунок 1 - Сигнальная мина СМ 320
Но, как известно, не все системы могли корректно работать из-за разных территориальных особенностей. По этой причине процент работы средств обнаружения будет везде разный.
Для определения высшего процента работы систем обнаружения, на данной территории, существуют расчеты, в которые входят:
- вероятность обнаружения;
- частота ложных срабатываний;
- доверительный интервал.
1. Вероятность обнаружения
Вероятность обнаружения - это вероятность того, что система обнаружения выдаст обязательно сигнал "Тревога" при пересечении или вторжении в зону обнаружения нарушителя, в условиях и способами, оговоренными в нормативной документации [4-7]. Как правило, зарубежные фирмы указывают в качестве вероятности обнаружения системы обнаружения несмещенную оценку вероятности обнаружения [8-11] и рассчитываются по формуле:
Р0бн=^, (1)
где, Мисп- число испытаний; Робн - вероятность обнаружения.
Пример: Для проверки средства обнаружения, были проведены испытания, в котором из 100 попыток проникновения на охраняемую территорию, система обнаружения 100 раз выдала сигнал "Тревога", то есть во всех 100 попыток цель была замечена. Пример расчета представлен на рисунке 2, выполненный в программной среде Mathcad.
Р = ■
рЖ(1-рЖ) , i .
ний;
нарушителя; Р0бн - вероятность обнаружения.
Доверительный интервал
Нижняя Верхняя
граница граница
Рисунок 3 - Доверительный интервал
Для решения формулы (2) нужно найти коэффициент Стьюдента для данного числа испытаний, можно воспользоваться онлайн калькулятором и автоматически посчитать коэффициент, решение которого представлено на рисунке 4.
Рисунок 4
Расчет коэффициента Стьюдента
Пример: На охраняемую военную базу, за ценной информацией, пытались долгие годы проникнуть шпионы. В качестве проверки новой системы обнаружения были проведены ее испытания. Из 50 попыток проникновения на охраняемую территорию, система 4 9 раз выдавала сигнал "Тревога", то есть из 50 испытаний 4 9 были успешными и вражеские силы были обнаружены. Пример расчета представлен на рисунке 5, выполненный в программной среде Mathcad.
Рисунок 2 - Расчет оценки вероятности обнаружения зарубежных систем
В отечественной практике под вероятностью обнаружения, как правило, понимается нижняя граница доверительного интервала (рис.3), в котором с доверительной вероятностью лежит истинное значение вероятности обнаружения [12-15], рассчитанное по формуле:
Р* = 1--, (3)
^исп
где Р* - среднее частотное значение вероятности обнаружения, рассчитывается по формуле (3); Ьу -коэффициент Стьюдента для данного числа испыта-число испытаний; М - число пропусков
Рисунок 5 - Расчет оценки вероятности обнаружения отечественных систем
В проделанных расчетах мы видим, что вероятность обнаружения составила 99% если рассчитывать по формуле (1) и 92% если рассчитывать по формуле (2) и (3), а это значит, что система, которая имеет достаточно высокий процент вероятности обнаружения, является очень хорошей и ее по праву можно назвать надежной.
2. Частота ложных срабатываний
Важным параметром средства оповещения является частота ложных срабатываний ^^определяемая формулой:
^лс ^Г",
'лс
где ^лс - частота ложных срабатываний; Тле - время затраченное на ложное срабатывание.
Пример: За 24 часа средство обнаружения срабатывало 5 раз, из которых 2 раза были ложными и заняли 3 мин. на ложное срабатывание. Пример расчета представлен на рисунке 6, выполненный в программной среде Mathcad.
у
2 N
N
4ЧМ
1
N
Пример: При 10 испытаний в год, было затрачено время на испытания равным 600 сек., при А = 2 и А = 5 случаи ложных обнаружениях в год. Пример расчета представлен на рисунке 7, выполненный в программной среде Mathcad.
Pисунок 6 - Paсчeт частоты ложных срабатываний
Частота ложных срабатываний является важным параметром, стоит понимать, если система довольно часто ложно срабатывает, она имеет большую чувствительность к данной территориальной особенности, а значит к условиям такой местности, нужна другая система. В проделанных расчетах можно заметить, что за 24 часа система 2 из 5 выдала ложный сигнал и получила частоту ложных срабатываний 5,5 единиц, что означает, что система более чувствительная к особенностям данной территории и нужно ее заменить на другую, менее чувствительную систему обнаружения.
3. Доверительный интервал
Для оценки средней наработки на ложное срабатывание задается граничными значениями Т1 и Т2, определяемыми из соотношений рассчитанных по формуле:
Т _ ГИсп^ Т _ ГИсп^ 1 Л1 2 Л2
где Тисп - продолжительность испытаний; N - число испытываемых образцов; А1- нижняя оценка параметра распределения Пуассона; Х2 - верхняя оценка параметра распределения Пуассона.
Величина А называется параметром распределения Пуассона. Распределение Пуассона является хорошей моделью для оценки риска отдельных взаимно независимых эффектов фактора риска.
- L J
|q| Файл Правка Bi 1д Вставить Формат Инструменты Символы Окно Помощь S ж
J1 Normal V Arial 4 ю 0 В У и Hl Ш Ш iE 1 =
B-SB §a? « m 'ш m в = ! ( ÍJ п 100% -
ИННЕ JS <| gÜ сф Щ JbS« © « Ш ft ife Ь 'J
1 Консультации v ^Go
0 а
Тисп := 600 N := 10 LI := 2 + Я sin 11! е* cos Ian In M Г H)«2 В log Г fs Xf xfy Xfy
12:= 5 TT 7 8 9 /
|| 4 5 6 X
y j Тисп-N Тисп- N 1 2 Э + M *„ ¡i'
LI 12 ■ 0 - M <й n"
TI = 3 X 103 Т2 = 1.2 X 103 îri su H
в
1<н И
Press Fl For help. AUTO NUM Страница
Рисунок 7 - Расчет доверительного интервала для оценки средней наработки на ложное срабатывание
Доверительный интервал является определенным диапазоном, который служит для оценки неизвестного параметра с высокой степенью надежности. В наших расчетах показано, что граничные значения Т1 и Т2 зависят главным образом от количества ложных срабатываний А = 2 и А = 5, как было сказано ранее, доверительный интервал это определенный диапазон, в нашем случае это между 2-5 ложных срабатываний, соотведстенно найденное значение такого диапазона даст нам среднюю оценку ложных срабатываний, по которым можно судить о надежности системы, в нашем случае система является надежной, так как получился маленький диапазон.
Заключение
Таким образом, за определенный период времени, средство обнаружения стали более современные и надежные, а главное предусмотрены все варианты защиты для различных погодных условий. Все расчеты, выполненные в программной среде Mathcad, позволяют нам убедиться в точности и качестве средств обнаружения.
2008
2.
ЛИТЕРАТУРА
П.В. Бабаян, О.Е. Балашов / Системы автоматического обнаружения и сопротивления объектов. Т.1. С. 35-70.
Основы теории надежности электронных средств : учеб. пособие / Н.К. Юрков, А.В. Затылкин,
С.Н. Полесский, И.А. Иванов, А.В. Лысенко 3.
Пенза
Изд-во ПГУ, 2013.
100 с.
Лысенко, А.В. Конструкция и методика расчета гибридного виброамортизатора с электромагнитной компенсацией / А.В. Лысенко, А.В. Затылкин, Н.А. Ястребова // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 4. С. 73-78.
4. М.А. Бассвиль, А.Е. Вилски, А.А. Банвенист / Обнаружение измерения свойств сигналов и динамических систем. С. 21-29.
5. Лысенко, А.В. Анализ современных систем управления проектами / А.В. Лысенко // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 371-372.
6. Обеспечение влагозащитного покрытия печатных узлов датчика протечки / А.Г. Белов, В.Я. Бан-нов, В.А. Трусов, И.И. Кочегаров, А.В. Лысенко, Н.В. Горячев, Н.К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 151-154.
7. Лысенко, А.В. Способ снижения величины вибрационных нагрузок в несущих конструкциях ЭС и методика его реализующая / А.В. Лысенко // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 4. С. 4144.
8. Программа инженерного расчёта температуры перегрева кристалла электрорадиокомпонента и его теплоотвода / Н.В. Горячев, А.В. Лысенко, И.Д. Граб, Н.К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 340.
9. Лысенко, А.В. Анализ особенностей применения современных активных систем виброзащиты для нестационарных РЭС / А.В. Лысенко, Г.В. Таньков, Д.А. Рындин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 155-158.
10. Влагозащитное покрытие печатных узлов в датчике утечки воды / А.Г. Белов, В.Я. Баннов, В.А. Трусов, И.И. Кочегаров, А.В. Лысенко, Н.К. Юрков // Современные информационные технологии. 2014. № 19. С. 265-272.
11. Лысенко, А.В. Методика моделирования внешних механических воздействий на бортовую РЭА / А.В. Лысенко, Е.А. Данилова, Г.В. Таньков / Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2013. Т. 1. С. 226-228.
12. Голушко, Д.А. О скорости изменения частоты при проведении испытаний для определения динамических характеристик конструкции / Д.А. Голушко, А.В. Затылкин, А.В. Лысенко // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2015. № 4 (26). С. 147-154.
13. Автоматизированная многоканальная виброиспытательная установка / А.В. Лысенко, А.В. Затылкин, Д.А. Голушко, Д.А. Рындин, Н.К. Юрков // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2012. № S. С. 83.
14. Лысенко, А.В. Методика моделирования влияния внешних механических воздействий на динамические параметры РЭА в среде MATHCAD / А.В. Лысенко // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 51. С. 68-69.
15. Лысенко, А.В. Анализ современных методов вибрационной защиты радиоэлектронной аппаратуры / А.В. Лысенко, Г.В. Таньков, Д.А. Рындин // Современные информационные технологии. 2014. № 19. С. 135-142.
УДК 368.3.068
Шуваев П.В., Кузнецов М.Д., Анисимов А.Г., Емашкина Т.С., Трусов В.А.
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
РАДИОЛОКАЦИОННОЕ СРЕДСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ С АНТЕННОЙ СИСТЕМОЙ
Современное вооружение и военная техника характеризуется высокой насыщенностью радиоэлектронным оборудованием, обеспечивающим решение задач автоматического или автоматизированного ведения разведки, связи, управления, защиты, и наведения оружия. Одним из таких средств являются радиолокационное средство обнаружения. Это средство способно точно определить размеры и расстояние приближающего объекта, а так же средство адоптировано под суровые погодные условия Ключевые слова:
наступление, радиолокационное средство обнаружения, предупредительные системы, систем обнаружения, растяжка
Введение
Для обнаружения факта вторжения человека в охраняемую зону могут быть использованы самые различные системы: радиолокационнаясистема обнаружения, вибрационная система, проводноволно-вая система, сейсмическая система, магнитометрическая система, комбинированная система, все эти системы позволяют с той или иной вероятностью, различить сигнал от человека на фоне по-меховых воздействии окружающей среды [1]. Первыми сигнализационными системами были средства в виде вертикального забора из колючей проволоки, образующей шлейф. Его сопротивление измерялось резистивным датчиком. Последний выдавал сигнал тревоги при обрыве шлейфа или замыкании соседних проводов. Хотя такие системы существуют и сегодня, современное их использование нецелесообразно как из-за внешнего вида, так и из-за низкой эффективности проволока через несколько лет покрывается слоем окиси и датчик не срабатывает при замыкании соседних проводов. Вероятность обнаружения в этом случае падает до 20—30%.
Принцип действия емкостного сигнализатора основан на измерении емкости антенного устройства относительно земли. При этом электронный блок производит измерение только емкостной составляющей импеданса антенны и не реагирует на изменение сопротивления (квадратурная обработка сигнала с помощью синхронного детектора) [2, 3]. Применение алгоритма, анализирующего длительность сигнала, его фронтов и других характерных особенностей, позволило довести вероятность обнаружения до 95% при средней частоте ложных срабатываний менее одного за десять суток при длине блокируемого участка до 500 м.
Конструкция антенного устройства представляет собой металлический козырек, изготавливаемый в виде сварной решетки, допускает изгибы в вертикальной и горизонтальной плоскостях, позволяет отслеживать рельеф местности и другие топографические особенности объекта. При соответствующем дизайне козырек не ухудшает внешний архитектурный облик здания.
К настоящему времени разработано целое семейство емкостных сигнализаторов — "Радиан" ("Ра-диан-М", "Радиан-13", "Радиан-14"). Общее число установленных приборов превышает 50 000.
Оптические лучевые инфракрасные сигнализаторы состоят из одной или нескольких пар "излучатель-приемник", формирующих невидимый глазом луч в диапазоне 0,8 - 0,9 микрометров, прерывание которого вызывает сигнал тревоги. Лучевая система может устанавливаться как по верху ограждения, так и непосредственно на грунте в виде нескольких лучей, образующих вертикальный барьер. К сожалению, их применение в наших условиях связано
со многими трудностями, поскольку снежные заносы, растительность, туман вызывают или ложные срабатывания, или отказ системы, поэтому, использовались системы предупреждения в военных целях, и предупреждали армию или малую группу солдат о скором наступлении противника.
Предупредительные системы имели лидера, это растяжка с сигнальными ракетами: на определенном расстоянии, по периметру устанавливались ракетницы, которые срабатывали при задевании растяжки. Но на такие средства обнаружения часто попадались животные, и большую часть сигналы были ложными, вскоре такая система стала не эффективной. Со временим, средства обнаружения усовершенствовались, и поднялись на новый уровень, были разработаны новые устройства, помогающие обнаружить противника. Одними из таких систем стало радиолокационное средство обнаружения при помощи диаграммы, полученных с двух направленных друг на друга антенн, создавался график, по которому можно определить форму и размер нарушителя. Такая система максимально устойчива к любым погодным условиям и безошибочно определяет животное или человек, пробралось на охраняемую территорию [1].
1. Радиолокационное средство обнаружения с антенной системой, принцип работы
Радиолокационное средство обнаружения (РЛСО) с антенной системой, состоит из двух одинаковых антенн с размерами Вь по вертикали и Вгпо горизонтали, установленных на высоте На от поверхности земли параллельно забору на расстоянии А от него и на расстоянии Ь друг от друга. Диаграмма
направленности антенны определяется углами фв и
2
в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно [4-6].
При этом возможны следующие случаи: антенную систему можно рассматривать как состоящую из точечных антенн, если выполняются условия формулы:
2£|< Ь Я ~ 2
< Ь
Я < 2 ,
где - высота антенны; - ширина антенны; Ь - расстояние антенн друг от друга; А - длина волны РЛСО.
Пример:Высота и ширина антенны 1,5 м, расстояния антенн друг от друга 10 м, длина волны РЛСО 12 м. Расчета представлен на рисунке 1, выполненный в программной среде Mathcad.
Рассмотрено две антенны с одинаковыми параметрами (рис. 2), (рис. 3) высоты и ширины, расположенные на расстоянии 10 м друг от друга. Как видим из расчета - выполняются требование, так как получилось значение 0, 375 <5.
Антенную систему необходимо рассматривать, как имеющую конечный размер, если приведенные выше условия не выполняются [7].
и
