I principali indicatori qualitativi del rilevamento radar sono le probabilità condizionali di corretto rilevamento D e di falso allarme F. Queste probabilità sono correlate tra loro come segue

dove q è il rapporto segnale/rumore di potenza.

Un requisito importante nel processo di rilevamento è mantenere un tasso costante di falsi allarmi.

dove U 0 – soglia di rilevamento;

– valore quadratico medio del rumore all'uscita della parte lineare del ricevitore.

Per falso allarme si intende il fatto che le emissioni di rumore (interferenze) superano la soglia di rilevamento nello stesso volume consentito della zona di rilevamento. La probabilità di un falso allarme per una revisione è la probabilità che le emissioni di rumore all'ingresso di un dispositivo di confronto con una soglia superino la soglia di rilevamento almeno una volta durante un ciclo di revisione. La probabilità che le emissioni di rumore all'ingresso di un dispositivo a soglia superino la soglia di rilevamento almeno una volta per t cicli di revisione è chiamata probabilità integrale di un falso allarme.

La probabilità di rilevamento corretto è la probabilità che le emissioni di una miscela di segnale e rumore corrispondente allo stesso volume risolto della zona di rilevamento superino la soglia di rilevamento.

Il rapporto U 0 /σ w nell'espressione per la probabilità di un falso allarme è chiamato soglia di rilevamento normalizzata. Una piccola variazione nella soglia normalizzata porta a cambiamenti significativi nella probabilità di falsi allarmi. Il suo aumento di 1 dB (1,12 volte) porta ad una diminuzione della probabilità F di 10 volte. Qualsiasi instabilità nella soglia di rilevamento o variazione del livello di rumore all'uscita del ricevitore è indesiderabile.

Per stabilizzare il livello dei falsi allarmi è necessario garantire un valore costante della soglia di rilevamento normalizzata. Esistono due possibili approcci per risolvere questo problema. Nel primo caso viene valutato il livello di rumore e il livello della soglia di rilevamento cambia di conseguenza. Si forma una soglia di rilevamento adattativa. Nel secondo caso la soglia di rilevamento è fissa. Quindi, per stabilizzare il livello dei falsi allarmi, è necessario mantenere un livello di rumore costante all'uscita del ricevitore.

La formazione di una soglia di rilevamento adattativa viene spiegata utilizzando un dispositivo, il cui schema a blocchi semplificato è mostrato in Fig. 4.25.

Il segnale ricevuto dal rilevatore viene contemporaneamente inviato all'unità per valutare la probabilità di un falso allarme. La stima F * risultante viene confrontata con il livello di soglia F 0 e viene generata una tensione di controllo alla quale la stima F * rimane costante. Nei sistemi radar a tutto tondo, al fine di aumentare la velocità del circuito e la qualità della stabilizzazione della probabilità di un falso allarme, a seconda dell'orientamento del diagramma di radiazione e del ritardo temporale relativo all'impulso emesso, stime F * ottenuti nel periodo di revisione precedente possono essere forniti dall'unità di memoria.

Se l'intensità dell'interferenza è sconosciuta, è impossibile impostare il livello di soglia che garantisca la qualità specificata del rilevamento del segnale. Uno dei modi per ottimizzare l'elaborazione è organizzarla in base alla misurazione e alla considerazione del livello di interferenza. Il livello di rumore può essere valutato utilizzando il principio di massima verosimiglianza. La valutazione è più semplice se il campione di rumore è classificato: non vi è alcun segnale sovrapposto.

L'adattamento all'intensità dell'interferenza può essere realizzato in una “finestra scorrevole” con rilevamento lineare. In questo caso, i campioni di interferenza precedenti e successivi al segnale rilevato vengono utilizzati con un livellamento cumulativo di tutti questi campioni. Lo schema a blocchi di tale elaborazione è mostrato in Fig. 4.26.

Le oscillazioni ricevute nella banda di frequenza Δf e rilevate passano attraverso una linea di ritardo per un tempo di 2t/Δf con 2t+1 prese. La tensione del segnale prelevato dalla presa centrale viene ulteriormente ritardata di t/Δf. La sua ampiezza è divisa per l'ampiezza media della tensione di interferenza. Al momento del massimo del segnale, la sua ampiezza non viene aggiunta all'ampiezza del rumore: vengono livellate solo le ampiezze del rumore prima e dopo il massimo del segnale.

Lo smussamento aggregato in una “finestra” di 2m>25 aumenta la precisione della misurazione e quindi la qualità dell'adattamento al rumore stazionario. Se 2t £ 25 il livellamento risulta essere insufficiente. Gli errori nella determinazione del livello di soglia sono in aumento. D’altro canto, l’allungamento della “finestra” non è auspicabile per due motivi. Ciò, in primo luogo, può interrompere l’adattamento quando l’interferenza non è stazionaria. In secondo luogo, il livello di soglia aumenta ingiustificatamente quando i segnali riflessi da più di un bersaglio entrano nella finestra estesa.

Quando si stima il livello di rumore in prossimità di un segnale proveniente da un oggetto aereo, le riflessioni intense provenienti da altri oggetti che rientrano nella “finestra” estesa agiscono come rumore impulsivo. L'influenza di quest'ultimo è indebolita dall'elaborazione del rango. La transizione ai ranghi viene talvolta utilizzata solo per stimare la dispersione dell'interferenza del rumore in situazioni multiuso e successivamente per impostare il livello di soglia nel percorso di elaborazione analogico.

Molto spesso, la potenza di interferenza viene stimata facendo la media della potenza di interferenza sugli elementi di distanza, il che offre vantaggi noti nella velocità del sistema di adattamento. Idea generale tale valutazione e stabilizzazione del livello di falso allarme al momento del rilevamento è mostrata in Fig. 4.27.

Il sistema rappresentato in Fig. 4.27 normalizza la statistica del quadrato della realizzazione dell'ingresso x 2 (potenza), ottenuta utilizzando un rilevatore quadratico, al livello della potenza media di interferenza w. Il valore risultante x 2 /w del segnale è sempre normalizzato e non dipende dal livello di interferenza.

Recentemente sono stati fatti numerosi sviluppi nei rilevatori di bersagli in movimento che tengono conto della natura non gaussiana dell'interferenza, della presenza di riflessioni simultanee delle idrometeore e della superficie, ecc. Un esempio è un sistema adattivo con stabilizzazione del livello di falsi allarmi, la cui struttura è mostrata in Fig. 4.28.

Il registro a scorrimento PC1 registra il livello dei segnali riflessi e delle interferenze nelle celle di distanza, seguito dalla media dei valori del segnale della cella nell'area adiacente alla cella bersaglio. La soglia T 1 si forma moltiplicando il valore medio del livello di interferenza per i coefficienti K 2 e K 3. Il valore K2 viene recuperato dalla memoria di sola lettura in base al segnale del contatore di falsi allarmi nel registro PC2, che funziona come segue. Moltiplicando per il coefficiente K 1 si forma la soglia T 2 per il comparatore di ampiezza AK2. Il secondo ingresso del comparatore viene alimentato con un segnale proveniente dalla cella PC1, che ovviamente contiene solo un segnale di interferenza. Se l'interferenza supera la soglia T2 si forma un'unità, se non viene superata si forma uno zero che viene scritto nel registro PC2 e poi letto dal sommatore. Il valore di K 3 viene selezionato dalla condizione di garantire una data probabilità di un falso allarme quando rilevato in un contesto di rumore. La soglia T1 viene introdotta nel comparatore di ampiezza AK1, dove viene rilevato il segnale target dalla cella centrale PC1.

La stabilizzazione del livello di falso allarme (FALS) è implementata da dispositivi speciali, una delle cui opzioni è fornita di seguito.

Per determinare il livello di rumore medio nel dispositivo SULT, viene formata una finestra di analisi con una lunghezza di 16 DD, scorrevole all'interno del range di lavoro, divisa in due parti di 8 DD (Fig. 4.29).

La finestra di analisi (situata simmetricamente rispetto al discreto i±2, dove i=10, 11, 12, ... D max /DD) si sposta sequenzialmente attraverso l'intero intervallo di lavoro. Per qualsiasi posizione corrente della finestra di analisi, i valori di rumore all'interno di questa finestra vengono sommati e il risultato viene diviso per 16.

Il valore così ottenuto viene utilizzato ulteriormente per determinare la soglia adattativa U software.

L'organizzazione della finestra scorrevole è assicurata dall'utilizzo di due RAM con una capacità di 8 parole da otto bit ciascuna.

Il ritardo temporaneo dell'informazione accumulata da RAM2 rispetto all'informazione di RAM1, per un tempo corrispondente a 4 DD, è creato da una linea di ritardo di registro. Le informazioni accumulate da ciascun dispositivo di archiviazione vengono continuamente aggiornate sostituendo le vecchie informazioni con quelle nuove, creando l'effetto dello spostamento della finestra di analisi. I dati memorizzati in ciascuna RAM vengono sommati, poi combinati e i quattro bit meno significativi vengono scartati, il che equivale a dividere per 16. Il valore così ottenuto viene aggiornato man mano che la finestra di analisi si sposta nel tempo corrispondente a 8 GG.

La soglia software U generata nel moltiplicatore viene fornita al comparatore 2, che riceve un segnale digitale dalla linea di ritardo del registro. Se il segnale U supera il software, viene generato un segnale di uscita per rilevare il SULT.

Nel caso della formazione di una soglia di rilevamento fissa, è necessario includere nel percorso di elaborazione dei circuiti che garantiscano la stabilizzazione del livello di rumore. Tali schemi possono essere vari controlli automatici del guadagno dei ricevitori.

L'uso di un circuito di controllo temporaneo del guadagno (TAGC) consente di regolare solo i valori medi delle interferenze passive e delle riflessioni degli "oggetti locali" a seconda della distanza dall'oggetto. In assenza delle riflessioni di cui sopra e dell'azione della tensione VAGC (c'è solo rumore nel canale), all'inizio della distanza si forma un “buco di rumore”, all'interno del quale vengono violate le condizioni per il rilevamento ottimale.

I sistemi di controllo automatico inerziale del guadagno (IAGC) e di controllo automatico del guadagno del rumore (SHARU) sono inerziali e registrano il livello del rumore di fondo solo in media. Gli amplificatori con caratteristiche di ampiezza non lineare eliminano picchi di segnale significativi e, in una certa misura, stabilizzano il livello dei falsi allarmi, ma non risolvono completamente questo problema. Allo stesso tempo, è possibile realizzare la stabilizzazione del livello di falsi allarmi su soglie di rilevamento fisse. Ciò è spiegato dal diagramma a blocchi mostrato in Fig. 4.30.

Tale dispositivo è multicanale. Il segnale in ingresso viene fornito contemporaneamente a più dispositivi a soglia (PU 1 - PU N). Le tensioni di soglia U 01 – U 0 n hanno un'entità diversa. Un aumento del numero di falsi allarmi all'uscita di un canale abilitato viene registrato nel circuito di selezione adattiva del canale, con conseguente commutazione su un altro canale con una soglia di rilevamento più alta.

La stabilizzazione del livello dei falsi allarmi può essere implementata secondo il principio regolazione automatica soglia di risposta del comparatore. La struttura dello stabilizzatore è mostrata in Fig. 4.31.

L'uscita del ricevitore, che è una miscela di rumore, interferenze e segnali riflessi da oggetti sospesi nell'aria, viene confrontata in un comparatore con la tensione di uscita dell'integratore. Quando i segnali superano la soglia operativa del comparatore, alla sua uscita vengono generati degli impulsi con il livello “LOG1”, che sono impulsi di rilevamento. Il rilevatore di picco estrae l'inviluppo del treno di impulsi che, dopo livellamento e integrazione, viene alimentato al secondo ingresso del comparatore come tensione di riferimento.

All'aumentare del livello di rumore o dell'intensità dei segnali interferenti, aumenta il numero di volte in cui superano la soglia. Ciò a sua volta porterà ad un aumento della tensione all'uscita dell'integratore e, di conseguenza, ad un aumento della tensione di riferimento al comparatore (la soglia operativa aumenta). Ciò garantisce un numero costante di risposte del comparatore dovute a rumore o interferenze. L'impostazione della soglia iniziale è assicurata applicando una tensione speciale.

La stabilizzazione del livello di falsi allarmi può essere ottenuta formando una soglia di rilevamento costante. In questo caso è necessario garantire la stabilizzazione del livello di rumore (ad esempio utilizzando il circuito SHARU) in modo che la soglia di rilevamento normalizzata rimanga costante. Il percorso di elaborazione che utilizza SHARU come stabilizzatore del livello di falso allarme è mostrato in Fig. 4.32.

La rilevazione dell'intrusione di un intruso in un'area protetta è uno dei compiti principali del servizio di sicurezza della struttura. Se il sensore è installato in modo errato, nonché configurato in modo errato, la frequenza dei falsi allarmi potrebbe aumentare, oppure se un intruso attraversa l'area protetta, il sensore potrebbe non generare allarme.

Introduciamo termini e definizioni di base.
Rilevamento— il processo di identificazione del fatto di intrusione in un'area protetta.
Area protetta- un'area dello spazio in cui la presenza di un intruso dovrebbe far scattare un allarme.
Falso chiamato un allarme che non è causato da un intruso.
Valutazione del rilevamento— Il processo per determinare se un segnale di allarme è vero o un falso allarme.

Consideriamo ora i parametri tipici (caratteristiche) dei sensori allarme antifurto, consentendo di giudicare la qualità del rilevamento:
— probabilità di rilevamento corretto;
— probabilità di falso allarme;
— sensibilità del sensore.

Diamo un'occhiata brevemente a ciascuno di essi.

Probabilità di rilevamento corretto P d— la probabilità che il sensore venga attivato quando un intruso entra nell'area protetta.
R d è un valore statistico, stimato sulla base dei risultati di una serie di test e, di conseguenza, dipende dalla metodologia di test adottata.

È da notare che l'indicazione, ad esempio, P d = 0,9 è di per sé errata. Le specifiche del sensore devono specificare uno scenario di intrusione, ad es. condizioni esterne(notte/giorno, nuvolosità, periodo dell'anno, ecc.), modello di intruso (strisciante, a una velocità di 0,5 m/s, ecc.). Inoltre, è necessario conoscere la metodologia per la stima di P d. Quindi il modello di rilevamento è descritto da due parametri: probabilità di rilevamento e intervallo di confidenza C L , ovvero il sensore rileverà con probabilità P d al livello C L . Si prega di notare che tali informazioni complete non sono generalmente disponibili. Nella maggior parte dei casi bisogna accontentarsi del valore di P d, che dovrebbe essere considerato condizionale, sulla base di ipotesi.

Probabilità di falso allarme Rlt è la probabilità che durante il tempo T si verifichi un falso allarme del sensore. Viene stimato statisticamente dalla frequenza dei falsi allarmi, ovvero il numero di falsi allarmi in un determinato periodo di tempo. L'intervallo di tempo medio tra due falsi allarmi consecutivi è chiamato tempo tra falsi allarmi (TLT). Nell’idea della natura di Poisson del flusso di falsi allarmi possiamo scrivere:

Rlt = 1- exp(- tp/Tlt)

Rlt— probabilità di falso allarme; tp— tempo in cui il sensore è in condizioni di lavoro.

Le caratteristiche considerate sono interconnesse da un parametro come la sensibilità del sensore.
Sensibilitàè il reciproco della soglia. La soglia è un determinato valore al di sotto del quale i segnali vengono interpretati come rumore. La soglia viene regolata durante la configurazione del sensore. Maggiore è la sensibilità, maggiore è la probabilità di rilevamento. Ma con l’aumento della sensibilità aumenta anche la frequenza dei falsi allarmi. Questa situazione è mostrata in Fig. 1.

Riso. 1. Relazione tra probabilità di rilevamento (DP) e probabilità di falsi allarmi Rlt

Quando si imposta il sensore, è necessario spostarsi tra Scilla e Cariddi in base a questi parametri e il compito è selezionare il livello di sensibilità ottimale Sopt. Pertanto, considerando il processo di rilevamento nel suo insieme, possiamo evidenziare i seguenti principali indicatori della sua qualità: affidabilità del rilevamento; resistenza alle interferenze; vulnerabilità da superare. La probabilità di rilevamento corretto è la caratteristica principale che ci consente di giudicare l'affidabilità del rilevamento.

Affidabilità del rilevamento- questo è un indicatore della qualità del sensore, che caratterizza la sua capacità di reagire (attivarsi) quando appare un intruso.

Il tasso di falsi allarmi è la caratteristica principale con cui si può giudicare l'immunità al rumore di un sensore. L'immunità al rumore è un indicatore della qualità del sensore, che caratterizza la sua capacità di funzionare stabilmente condizioni diverse. Analizziamo i principali fattori destabilizzanti che causano falsi allarmi. Tutti possono essere suddivisi in: rumore interno e interferenze esterne.

Rumore interno generati dall'apparecchiatura stessa. Tra i motivi principali si segnalano i seguenti:

• carenze di progettazione e soluzioni circuitali;
• installazione e configurazione errata del sensore;
• svantaggi dell'algoritmo di elaborazione del segnale;
• manutenzione di scarsa qualità.

Svantaggi delle soluzioni progettuali e circuitali può causare interferenze nei circuiti di trasmissione dati, ad esempio a causa di una scarsa schermatura, di un filtraggio inadeguato o dell'uso di componenti economici e di bassa qualità. Problema tipicoè un cambiamento nei parametri dei componenti elettronici quando ci si avvicina ai limiti dell'intervallo di temperatura consentito. Per risolvere questo problema, è necessario sviluppare schemi speciali per la stabilizzazione termica dei parametri, ecc.

Installazione errata del sensore. Il mancato rispetto dei requisiti della documentazione del dispositivo durante l'installazione del sensore può portare ad una distorsione dell'area di rilevamento, ad esempio, se sono presenti ostacoli per i sensori a microonde. Esiste un caso noto in cui il sensore a microonde era schermato lamina di metallo da quasi tutti i lati (ad eccezione della posizione dell'emettitore) e dopo diverse settimane l'emettitore si è bruciato a causa dell'elevata potenza del segnale ricevuto (schermato).

Impostazione errata del sensore può portare l'area di rilevamento del sensore ad uscire dall'area protetta, soprattutto in ambienti con una configurazione complessa. Ciò porterà al fatto che tale sensore verrà attivato, ad esempio, quando ci sono persone nelle stanze vicine.

Svantaggi dell'algoritmo di elaborazione del segnale sono solitamente dovuti al fatto che quando si sviluppa un sensore di solito si lotta tra l'aumento del riconoscimento e l'eliminazione delle interferenze. Maggiore è la sensibilità del sensore, maggiore è il riconoscimento, ma maggiore è anche il livello di interferenza. Alcuni algoritmi non tengono nemmeno conto dell'interferenza standard: un telefono che squilla per un sensore a ultrasuoni, a monte flussi di calore dalle batterie riscaldamento centralizzato per sensori a infrarossi passivi, ecc.

Scarsa manutenzione potrebbe causare, ad esempio, polvere o contaminazione delle parti del sensore. Il sensore potrebbe allentarsi, causando la modifica dell'area di rilevamento.

Interferenza esterna causati da disturbi ambientali. L'elenco di questi è piuttosto vario. In base alla loro origine si possono dividere in naturali ed artificiali. Quali condizioni fisiche possono influenzare il funzionamento dei sensori? Questo è innanzitutto:

• stato dell'atmosfera (cambiamenti di temperatura, umidità dell'aria, raffiche di vento, pioggia, radiazione solare, ecc.);
• interferenze elettromagnetiche (interferenze di linee elettriche, stazioni radio, cavi elettrici); -oggetti estranei presenti nell'area protetta (uccelli, piccoli animali, ecc.)
• funzionamento in parallelo di più sensori.

L'elenco delle principali interferenze che influenzano il funzionamento dei sensori di allarme di sicurezza è riportato nella tabella. 1.

Tabella 1. Elenco delle principali interferenze che influenzano il funzionamento dei sensori di allarme di sicurezza

Va notato che diversi tipi di sensori hanno una diversa sensibilità alle interferenze (Fig. 2). Ciò è spiegato principalmente dalla fisica del processo di rilevamento in ciascun caso specifico.

Riso. 2. Sensibilità selettiva dei sensori a varie interferenze

Durante il funzionamento, i rilevatori sono esposti a diversi fattori interferenti, tra i quali i principali sono: interferenze acustiche e rumore, vibrazioni strutture edilizie, movimenti dell'aria, interferenze elettromagnetiche, cambiamenti di temperatura e umidità ambiente, debolezza tecnica dell'oggetto protetto.

Il grado di impatto dell'interferenza dipende dalla sua potenza, nonché dal principio di funzionamento del rilevatore.

Interferenze acustiche e rumore sono creati da impianti industriali, veicoli, apparecchiature radio domestiche, scariche di fulmini e altre fonti.

Esempi di interferenze acustiche sono riportati nella Tabella 1:

Intensità del suono, dB	Esempi di suoni di forza indicata
	Limite di sensibilità dell'orecchio umano.
	Il fruscio delle foglie. Debole sussurro a una distanza di 1 m.
	Giardino tranquillo.
	Stanza silenziosa. Livello medio di rumore nell'auditorium.
	Musica tranquilla. Rumore nella zona giorno.
	Scarse prestazioni degli altoparlanti. Rumore in uno stabilimento con le finestre aperte.
	Radio ad alto volume. Rumore nel negozio. Livello medio di conversazione a una distanza di 1 m.
	Rumore del motore del camion. Rumore all'interno del tram.
	Strada rumorosa. Ufficio di dattilografia.
	Clacson.
	Sirena per auto. Martello pneumatico.
	Forte tuono. Motore a reazione.
	Limite del dolore. Il suono non si sente più.

Questo tipo di interferenza provoca la comparsa di disomogeneità nell'ambiente aereo, vibrazioni di strutture vetrate non fissate rigidamente e può causare falsi allarmi di rilevatori ultrasonici, acustici, di contatto d'urto e piezoelettrici. Inoltre, il funzionamento dei rilevatori a ultrasuoni è influenzato dalle componenti ad alta frequenza del rumore acustico.

Vibrazioni delle strutture edili causato da treni ferroviari e metropolitani, potenti unità di compressione e così via. I rilevatori a contatto d'urto e piezoelettrici sono particolarmente sensibili alle interferenze dovute alle vibrazioni, pertanto non è consigliabile utilizzarli in oggetti soggetti a tali interferenze;

Movimento dell'aria in un'area protetta è causato principalmente dai flussi di calore nelle vicinanze dispositivi di riscaldamento, bozze, ventagli, ecc. I rilevatori ottico-elettronici a ultrasuoni e passivi sono i più sensibili all'influenza dei flussi d'aria. Pertanto, questi rilevatori non devono essere installati in aree con notevole movimento d'aria (in aperture delle finestre, vicino ai radiatori del riscaldamento centralizzato, vicino alle aperture di ventilazione, ecc.).

Interferenza elettromagnetica sono creati dalle scariche dei fulmini, dai potenti mezzi radiotrasmittenti, linee ad alta tensione trasmissione di energia, reti di distribuzione di energia, reti di contatto per il trasporto elettrico, impianti per la ricerca scientifica, scopi tecnologici, ecc.

I rilevatori di onde radio sono più suscettibili alle interferenze elettromagnetiche. Inoltre, sono più suscettibili alle interferenze radio. L'interferenza elettromagnetica più pericolosa è l'interferenza dell'alimentazione. Si formano quando si commutano carichi potenti e possono penetrare nei circuiti di ingresso dell'apparecchiatura attraverso gli ingressi di alimentazione, provocando falsi allarmi. Una riduzione significativa del loro numero si ottiene mediante l'uso e la manutenzione tempestiva delle fonti di alimentazione di riserva.

Per eliminare l'impatto delle interferenze elettromagnetiche provenienti dalle reti a corrente alternata sul funzionamento dei rilevatori, è necessario rispettare i requisiti di base per l'installazione di linee di collegamento a bassa tensione: la posa delle linee di alimentazione del rilevatore e del circuito di allarme deve essere effettuata parallelamente a le reti elettriche ad una distanza di almeno 50 cm tra loro e la loro intersezione deve essere realizzata ad angolo retto.

Cambiamenti nella temperatura e nell'umidità dell'ambiente in una struttura protetta può influenzare il funzionamento dei rilevatori a ultrasuoni. Ciò è dovuto al fatto che l'assorbimento delle vibrazioni ultrasoniche nell'aria dipende fortemente dalla sua temperatura e umidità. Ad esempio, quando la temperatura ambiente aumenta da +10 a +30 °C, il coefficiente di assorbimento aumenta di 2,5-3 volte, e quando l'umidità aumenta dal 20-30% al 98% e diminuisce al 10%, il coefficiente di assorbimento cambia per 3-4 volte.

Una diminuzione della temperatura di un oggetto di notte rispetto al giorno porta ad una diminuzione del coefficiente di assorbimento delle vibrazioni ultrasoniche e, di conseguenza, ad un aumento della sensibilità del rilevatore. Pertanto, se il rilevatore è stato regolato durante il giorno, di notte le fonti di interferenza che si trovavano all'esterno di questa zona durante il periodo di regolazione potrebbero entrare nell'area di rilevamento, provocando il funzionamento del rilevatore.

Debolezza tecnica degli oggetti ha un impatto significativo sulla stabilità del funzionamento dei rilevatori di contatto magnetico utilizzati per bloccare l'apertura di elementi di strutture edili (porte, finestre, traversi, ecc.). Inoltre, una scarsa robustezza tecnica può causare falsi allarmi di altri rilevatori dovuti a correnti d'aria, vibrazioni delle strutture vetrate, ecc.

Va notato che esistono una serie di fattori specifici che causano falsi allarmi solo per i rilevatori di una determinata categoria, tra cui: il movimento di piccoli animali e insetti, illuminazione fluorescente, permeabilità radio degli elementi dell'edificio, esposizione dei rilevatori alla luce solare diretta. e fari delle auto.

Movimento di piccoli animali e insetti può essere percepito come il movimento di un intruso da parte di rilevatori il cui principio di funzionamento si basa sull'effetto Doppler. Questi includono rilevatori di onde radio e ad ultrasuoni. L'influenza degli insetti striscianti sui rilevatori può essere eliminata trattando i siti di installazione con prodotti chimici speciali.

Quando si utilizza l'illuminazione fluorescente su un oggetto protetto da rilevatori di onde radio, la fonte di interferenza è la colonna di gas ionizzato della lampada che lampeggia ad una frequenza di 100 Hz e la vibrazione dei raccordi della lampada ad una frequenza di 50 Hz.

Inoltre, le lampade fluorescenti e al neon creano interferenze di fluttuazione continua, mentre le lampade al mercurio e al sodio creano interferenze pulsate vasta gamma frequenza Ad esempio, le lampade fluorescenti possono creare significative interferenze radio nella gamma di frequenze compresa tra 10 e 100 MHz o più.

Il raggio di rilevamento di tali sorgenti luminose è solo 3-5 volte inferiore al raggio di rilevamento di una persona, quindi durante il periodo di protezione devono essere spenti e le lampade a incandescenza devono essere utilizzate come illuminazione di emergenza.

Permeabilità radio degli elementi strutturali dell'edificio Può anche causare un falso allarme di un rilevatore di onde radio se le pareti sono sottili o se sono presenti aperture, finestre e porte con pareti sottili di dimensioni significative.

L'energia emessa dal rilevatore può estendersi all'esterno della stanza e il rilevatore rileva le persone che passano all'esterno, così come i veicoli in transito. Esempi di radiopermeabilità delle strutture edilizie sono riportati nella Tabella 2:

Radiazione termica apparecchi di illuminazione può causare falsi allarmi dei rilevatori ottico-elettronici passivi. Questa radiazione è paragonabile in potenza alla radiazione termica umana e può attivare i rilevatori.

Per eliminare l'impatto di queste interferenze sui rilevatori ottico-elettronici passivi, si può raccomandare di isolare la zona di rilevamento dagli effetti delle radiazioni dei dispositivi di illuminazione. La riduzione dell'influenza dei fattori interferenti, e di conseguenza la riduzione del numero di falsi allarmi dei rilevatori, si ottiene principalmente rispettando i requisiti per il posizionamento dei rilevatori e la loro configurazione ottimale nel luogo di installazione.

La tabella 3 mostra i tipi e le fonti di interferenza e fornisce i modi per eliminarli:

Il monitoraggio delle corrette impostazioni dei rilevatori dovrebbe essere effettuato quando manutenzione nei siti protetti.

Quando si scelgono i tipi e il numero di rilevatori per proteggere una struttura specifica, si dovrebbe tenere conto del livello di affidabilità richiesto per la sicurezza della struttura; costi per l'acquisto, l'installazione e il funzionamento del rilevatore; caratteristiche costruttive e strutturali dell'oggetto; caratteristiche tattiche e tecniche del rilevatore. Il tipo di rilevatore consigliato è determinato dal tipo di struttura bloccata e dal metodo di impatto fisico su di essa secondo la Tabella 4:

Design con serratura	Metodo di influenza	Tipo di rilevatore
Finestre, vetrine, banconi in vetro, porte con vetro, cornici, traversi, aeratori	Apertura	Contatto magnetico
Distruzione del vetro (rottura e taglio del vetro)	Contatto elettrico, contatto d'urto, suono, piezoelettrico
Penetrazione	ottico-elettronico passivo, onde radio, combinate
Porte, cancelli, portelli di carico e scarico	Apertura	Contatto magnetico, finecorsa, ottico-elettronico attivo
	Contatto elettrico (filo NVM), piezoelettrico
Penetrazione	Ottico-elettronico passivo, onde radio, ultrasuoni, combinato
Griglie per finestre, porte per griglie, griglie per camini e condotti d'aria	Apertura, segatura	Contatto magnetico (per strutture metalliche) Contatto elettrico (filo HVM)
Pareti, pavimenti, soffitti, controsoffitti, pareti divisorie, punti di ingresso delle comunicazioni		Contatto elettrico (filo HVM), piezoelettrico, vibrazione
Penetrazione	Optoelettronico lineare attivo, optoelettronico passivo, onde radio, ultrasonico, combinato
Casseforti, oggetti singoli	Distruzione (impatto, perforazione, segatura)	Piezoelettrico, vibrazione. Capacitivo
Toccare, avvicinarsi, penetrare (avvicinarsi a oggetti protetti)
Spostare un oggetto o distruggerlo	Contatto magnetico, contatto elettrico (NVM, filo PEL), piezoelettrico
Corridoi	Penetrazione	Ottico-elettronico attivo, ottico-elettronico passivo, onde radio, ultrasuoni, combinato
Volume dei locali	Penetrazione	Ottico-elettronico passivo, onde radio ultrasoniche, combinato
Perimetro esterno, aree aperte	Penetrazione	Onda radioattiva lineare ottico-elettronica

Forniamo esempi dell'impatto delle interferenze esterne sul funzionamento dei sensori. C'è stato un caso in cui è passivo sensori a infrarossi Spesso venivano attivati ​​di notte, ma non c'erano intrusi o intrusi evidenti influenze esterne. La squadra di allarme non ha mai catturato nessuno. Gli agenti del servizio di sicurezza sono rimasti in servizio durante la notte e un'ora dopo, quando ha fatto buio, i gatti hanno cominciato a correre oltre i sensori. Appena ha suonato la sirena i gatti sono subito scappati. Poi sono venuti di nuovo. Ciò è accaduto più volte. In questo modo è diventato chiaro chi fosse il trasgressore sul posto.

C'è stato anche un caso in cui un sensore a microonde ha iniziato a dare falsi allarmi in un magazzino vuoto. Un ufficiale dell'SB, trovandosi nelle vicinanze, notò che lampeggiava lampada a fluorescenza coincide con l'attivazione del sensore (è stato informato via radio dell'attivazione del sensore). Si è scoperto che i circuiti informativi del sensore passano accanto ai circuiti di alimentazione della lampada.

Riassumendo quanto sopra, il compito di raggiungere il livello ottimale di immunità al rumore può essere formulato come segue: raggiungere la probabilità di rilevamento richiesta con una frequenza minima di falsi allarmi. I metodi tipici per aumentare l'immunità al rumore includono quanto segue:

• Misure per l'installazione ottimale del sensore.
• Adeguamento della dimensione dell'area protetta.
• Schemi di compensazione di tipo ponte.
• Commutazione logica dei segnali di uscita (sensori con “logica”).
• Analisi dei falsi positivi.
• Manutenzione regolare.
• Utilizzo di apparecchiature di sorveglianza televisiva (TSN) per confermare un'intrusione.

Diamo un'occhiata agli esempi di utilizzo di ciascun metodo.

Misure per l'installazione ottimale del sensore. Consideriamo l'installazione ottimale dei sensori utilizzando l'esempio dei sensori acustici di rottura vetro. Tra le misure volte ad aumentare l'immunità al rumore si possono citare le seguenti:

• installare il sensore ad almeno 2 metri dal pavimento (in modo che non sia separato da qualcosa dal vetro);
• non installare il sensore sulla stessa parete dove si trova il vetro;
• utilizzare un sensore per ogni stanza;
• non utilizzare il sensore per proteggere il vetro che presenta danni visibili;
• Non utilizzare i sensori in ambienti con forti fonti di rumore.

È inoltre necessario cercare di ridurre l'impatto delle interferenze esterne sul funzionamento del sensore, ad esempio installare una tettoia sopra il sensore stradale, chiudere le finestre nelle stanze con sensori passivi a infrarossi; non puntarli verso il pavimento se potrebbero correre lì intorno piccoli animali; non puntare verso la luce solare diretta; installare i sensori esterni sui rack nei luoghi in cui cadono grandi quantità neve, ecc. È inoltre necessario provare a installare il sensore a ultrasuoni o a microonde in modo che il percorso del movimento dell’intruso sia diretto verso o lontano dal sensore.

Adeguamento della dimensione dell'area protetta. Immaginiamo un sensore a microonde a due posizioni. La sua zona protetta è un ellissoide di rotazione allungato lungo fino a diverse decine di metri e largo diversi metri. Quando si utilizza un sensore di questo tipo per proteggere spazi chiusi, sorge il problema delle interferenze da stanze adiacenti, corridoi, ecc. Il fatto è che il vetro delle finestre, le pareti sottili in compensato e i pannelli hanno un'elevata radiotrasparenza nella gamma di frequenza utilizzata. Esistono diversi modi per combattere questo:

• regolazione della sensibilità del sensore;
• varie opzioni di orientamento per le antenne riceventi e trasmittenti
• utilizzo di antenne altamente direzionali;
• installazione di schermi radiopachi, reti, ecc.

I circuiti di compensazione a ponte sono generalmente progettati in modo tale che i segnali di disturbo si annullano a vicenda. Immaginiamo un sensore sismico di tipo idraulico; registrando le variazioni di pressione quando l'intruso si muove. L'elemento sensibile di tale sensore è costituito da due tubi con liquido, uno per ciascun fianco, collegati ad un misuratore di pressione differenziale, che funge da convertitore di segnale primario (Fig. 3).

Riso. 3. Sensore di pressione idraulica

Le interferenze causate dalle vibrazioni sismiche del terreno, agenti contemporaneamente su entrambi i fianchi, vengono sottratte, compensandosi reciprocamente. Una persona in movimento colpisce un fianco, quindi il suo segnale risulta utile.

Metodi simili sono ampiamente utilizzati in sensori capacitivi, lì vengono implementati strutturalmente sotto forma di divisione di un sistema di antenne distribuito in più antenne isolate e quindi collegandole tramite un circuito a ponte.

Commutazione logica dei segnali di uscita. Recentemente hanno trovato largo impiego sensori combinati con “logica”, ovvero con elaborazione logica dei segnali di uscita. Ciò migliora l'affidabilità del rilevamento. I circuiti più comunemente usati sono OR (1 su 2), AND (2 su 2), 2 su 3, ecc.

Consideriamo, ad esempio, un circuito OR (Fig. 4). Lasciamo che i sensori siano descritti dai seguenti parametri: P1, T1, P2, T2. Il segnale di uscita del circuito apparirà quando c'è un segnale su uno degli ingressi. Probabilità di rilevamento e tasso di falsi positivi in ​​questo caso:

Riso. 4. Collegamento dei sensori utilizzando lo schema "OR".

Quando si collegano i sensori utilizzando il circuito “OR”, la probabilità di rilevamento aumenta, ma il tempo tra i falsi allarmi diminuisce.

Recentemente, sensori combinati con un circuito funzionante principi diversi Azioni. Il segnale di uscita di tale circuito apparirà quando ci sono segnali su entrambi gli ingressi (Fig. 5). Con tale connessione, il tempo tra i falsi allarmi aumenta in modo significativo: i sensori reagiscono a diverse interferenze e all'effetto combinato delle interferenze tipi diversi improbabile. Probabilità di rilevamento e tempo di falso allarme con questa connessione:

Riso. 5. Collegamento dei sensori secondo lo schema "AND".

Qui? — tempo di memoria del sistema. Se un sensore è stato attivato e dopo un po'? il secondo non ha funzionato, l'allarme è resettato. Ciò aumenta l'affidabilità del rilevamento.

Oggi sono popolari i sensori della serie DT (Dual Technology): combinano sensori di rilevamento a infrarossi e microonde. Sulla base dell'esperienza di utilizzo di 100 sensori di questo tipo da parte degli autori in un anno, non si è verificato un solo falso allarme. I programmi che operano secondo il principio “due su tre” (2/3) sono promettenti. In questo caso, viene emesso un allarme quando vengono attivati ​​due sensori qualsiasi. Con la corretta selezione dei sensori, è possibile ottenere un guadagno significativo in termini di immunità al rumore.

L'analisi dei falsi positivi ci consente di comprendere le ragioni del loro verificarsi sulla base dell'analisi statistica. Per fare ciò, è consigliabile tenere un registro dei falsi positivi. È conveniente mantenerlo, ad esempio, nel database di Access. Per fare ciò è necessario creare per ogni sensore un modulo in cui sono indicate le sue caratteristiche principali: nome, posizione, impostazione della sensibilità. Per questo modulo è necessario creare una tabella in cui inserire le informazioni sui falsi positivi: data, ora, tipo di interferenza. Dopo aver compilato il registro, è molto comodo effettuare l'analisi statistica utilizzando le funzioni integrate in Access. In base all’analisi dei dati della tabella possiamo distinguere:

• perturbazioni stagionali per una data regione climatica;
• interferenze periodiche associate a determinate interferenze;
• interferenza casuale;
• dipendenza dalla temperatura e dall'umidità per un tipo specifico di sensore;
• impostazioni desiderate per questo periodo dell'anno.

Manutenzione ordinariaè uno dei fattori principali per mantenere le prestazioni dei dispositivi al livello adeguato. L'attento rispetto delle normative settimanali, trimestrali, semestrali e annuali consente sia di prolungare la durata del sensore che di aumentarne l'immunità al rumore. Ad esempio, i sensori a infrarossi devono essere puliti una volta alla settimana e più spesso nelle aree polverose. Una volta ogni sei mesi è necessario controllare l'area di rilevamento e la qualità del montaggio del dispositivo, ad esempio a parete. Inoltre, una volta all'anno è necessario pulire i sensori con un aspirapolvere, rimuovere la polvere dai microcircuiti con una spazzola e controllare la resistenza dell'isolamento. E, naturalmente, è necessario effettuare controlli mensili sulle risposte dei sensori.

Utilizzando TSN consente di aumentare l'immunità al rumore dei sensori monitorando l'area protetta. Se l'operatore non vede l'intrusione, non è necessario inviare un gruppo di allarme. Tuttavia, si dovrebbe essere avvertiti di non utilizzare tale schema quando l'area è non costantemente monitorato Soprattutto se la telecamera è accesa nel momento in cui viene attivata o l'operatore deve spostare il monitor nell'area desiderata. Se l'intruso oltrepassa il confine, ad esempio il perimetro, vicino alla telecamera, allora lui sarà nel campo visivo della telecamera per meno di un secondo e l'operatore potrebbe non avere il tempo di notarlo. Si consiglia di utilizzare questo schema nella televisione digitale, dove è possibile riavvolgere immediatamente e vedere se c'è un intruso.

In conclusione, diamo un'occhiata ad alcune delle funzionalità vari tipi rilevatori di sicurezza e possibili fonti di interferenza.

Un rilevatore a infrarossi passivi risponde a segnali ottici a frequenza molto bassa. La larghezza di banda della parte di misurazione del rilevatore è solitamente di circa 0,2-5 Hz, ovvero significativamente inferiore alla frequenza della rete di alimentazione industriale generale e sproporzionatamente inferiore alle radiofrequenze. Tuttavia, se l'interferenza è fortemente modulata nell'intervallo desiderato, potrebbe causare falsi allarmi. Ad esempio, è stato osservato che alcune marche di rilevatori rispondono alle chiamate dei cellulari. Tutti sanno che quando si stabilisce la connessione con il cellulare si sentono spesso dei rumori impulsivi nel ricevitore radio. Si tratta solo di alcuni impulsi (più precisamente di alcuni pacchetti di scambio dati) che si verificano con potenza maggiore finché il telefono cellulare e il ripetitore cellulare non stabiliscono una connessione stabile. Gli esperimenti dimostrano che alcuni rilevatori a infrarossi più vecchi (senza processore) potrebbero produrre un falso segnale quando si chiama un telefono situato fino a 1 metro di distanza dal rilevatore. A quei tempi in cui erano comuni i telefoni a 480 MHz, e ancor di più i telefoni del sistema Altai, il problema era più urgente. Da allora sia i telefoni che i rilevatori sono cambiati, ma tradizionalmente tale fonte di interferenza è considerata del tutto possibile.

Le fonti più probabili di interferenze radio modulate sono apparecchi elettrici difettosi. Una spia di avviamento che lampeggia periodicamente e poi si spegne costituisce una grave fonte di interferenza in una gamma di frequenze pericolosa. Esiste un caso noto in cui la fonte dell'interferenza era un ventilatore da soffitto che ruotava lentamente, innescando le spazzole in una posizione per ogni giro. Ancora una volta, è una consolazione che durante le ore non lavorative, quando i locali sono presidiati, sia le lampade che i ventilatori sono solitamente spenti.

Le interferenze ottiche, comprese quelle a infrarossi, possono rappresentare un problema serio. Fonti: accensione e spegnimento dei termosifoni, flussi di aria fredda da una finestra in inverno o da un condizionatore in estate, flussi luminosi dall'accensione delle luci o dai fari di un'auto che transita fuori dal finestrino.

Fortunatamente, i riscaldatori di solito si accendono e si spengono con ritardi sufficientemente lunghi da consentire ai moderni algoritmi di analisi, che richiedono due cambiamenti (la comparsa e la scomparsa di un segnale) in breve tempo, di eliminare le false reazioni a tali interferenze. L'interferenza dovuta alle fluttuazioni dei flussi d'aria convettivi dei riscaldatori è minima, inoltre la necessità di protezione da tali interferenze è stabilita nel relativo GOST ed è ovviamente garantita da tutti i produttori nazionali; Sui problemi reali con l'interferenza delle correnti convettive aria calda anche quando si utilizzano apparecchiature di produttori stranieri, anche questo non è stato ancora ascoltato.

I flussi d'aria da una finestra con una differenza di temperatura significativa e improvvisi cambiamenti di flusso (la finestra si è aperta) sono praticamente indistinguibili dall'intrusione di un criminale: qui la tecnologia è impotente. Proprio come un interruttore reed informerà onestamente dell'allarme proveniente da una finestra che sbatte sbloccata, così un rilevatore a infrarossi è semplicemente obbligato a informare dell'intrusione di aria con una temperatura nettamente diversa. Ricordati solo di chiudere le finestre.

Infine, potenti fonti di luce visibile. GOST R 50777-95 descrive requisiti molto severi per la protezione contro tali interferenze. I rilevatori economici di produttori stranieri, di norma, non soddisfano questi requisiti. I segnali provenienti dalla luce solare diretta che cade sul rilevatore possono portare a un falso allarme, quindi nessun rilevatore deve essere montato in modo tale che la luce diretta proveniente da una finestra lo colpisca. Una conseguenza indiretta per i rilevatori conformi a GOST è una generale diminuzione della sensibilità, che garantisce anche una ridotta sensibilità a qualsiasi altra interferenza. Alcuni rilevatori domestici hanno la capacità di passare a una maggiore sensibilità (tuttavia, non soddisferà GOST sul punto menzionato - protezione dall'accensione improvvisa dei fari dell'auto), tuttavia, la sua resistenza ad altre interferenze rimarrà accettabile (in ogni caso, l'utente o l'organizzazione di servizi deve decidere il grado di accettabilità, poiché ci sono molte fonti di interferenza, nessun GOST può provvedere a tutto) e la sensibilità (portata) aumenterà in modo significativo (circa il doppio).

Passiamo ora ai rilevatori di rumore rottura vetri. Controllato parametro fisico– il suono del vetro che si rompe – è un'oscillazione nell'intervallo 100-10.000 Hz, con un inviluppo con circa gli stessi tempi caratteristici di 0,2-2 secondi. A differenza di un rilevatore a infrarossi, in in questo caso la gamma di frequenza della sensibilità è notevolmente spostata verso l'alto, i rilevatori di suoni sono più suscettibili alle interferenze provenienti dalla rete a 50 Hz con tutte le armoniche. Tuttavia, in pratica, di solito non ci sono lamentele riguardo alle interferenze elettromagnetiche. Esiste una fonte di reclami molto più importante: l'interferenza acustica, ovvero suoni simili alla rottura del vetro. La cosa più pericolosa è che i rilevatori di rottura vetri vengono spesso assegnati alla linea perimetrale e lasciati di guardia 24 ore su 24. Riuscite a immaginare un rilevatore del genere nella sala da pranzo, dove a volte cadono coltelli e forchette o addirittura si rompono i piatti?
I migliori rilevatori con la sensibilità più bassa emettono falsi allarmi circa una volta al giorno. Naturalmente è una presa in giro installare rilevatori di suoni in un ambiente del genere. Bene, in una situazione diversa: quando le porte di vetro sbattono, il vetro nei vecchi telai sbatte da un tram che passa e nella stanza accanto un trapano a percussione fa buchi nei muri?

La situazione con documenti normativi per i rilevatori acustici di rottura vetro è diverso da GOST per i rilevatori passivi a infrarossi. GOST 51186-98 descrive i test di sensibilità in modo molto dettagliato: è necessario che il rilevatore generi un segnale di allarme in determinate condizioni. Le condizioni del test di interferenza (quando il rilevatore non deve emettere notifiche), al contrario, sono molto blande e possono essere facilmente soddisfatte anche dai più semplici dispositivi a singola frequenza senza alcuna analisi della forma dell'impulso sonoro. I rilevatori di rottura del vetro importati, di norma, al limite superiore di sensibilità corrispondono approssimativamente anche al raggio di rilevamento GOST di 5-7 metri. Tuttavia, sia quelli importati che quelli domestici hanno sempre una regolazione della sensibilità e gli installatori esperti sanno che è meglio impostare immediatamente questa regolazione, se non al minimo, in nessun caso al massimo. Nei buoni rilevatori la regolazione modifica la sensibilità di circa 20 dB, il che significa una riduzione di dieci volte della distanza di rilevamento. Tenendo conto che il vetro reale è molto più grande del vetro di prova minimo obbligatorio “secondo GOST” (30x30 cm), anche alla sensibilità minima il rilevatore emetterà un allarme ad una distanza di almeno 1 metro dal vetro, ma non rispondere all'"heavy metal" nell'appartamento del vicino.

Possono esserci molti tipi diversi di interferenze sonore e diversi rilevatori che utilizzano frequenze di rilevamento diverse possono comportarsi in modo completamente diverso. L'affermazione generale secondo cui i rilevatori a 3 o multifrequenza sono più sicuri dei rilevatori a 2 frequenze sembra essere corretta. Anche le tecnologie per l'analisi del rumore della caduta di frammenti dichiarate da alcuni produttori, o altri algoritmi per l'analisi della sequenza degli eventi, non sono state sottoposte a analisi comparativa(almeno non ci sono pubblicazioni pubbliche). La raccomandazione, ahimè, è banale: se avete problemi con i falsi allarmi di un rilevatore di rottura vetri, provatene un altro tipo, se possibile più complesso, e riducete manualmente la sua sensibilità al livello minimo accettabile.

Una soluzione molto tipica e di successo è installare rilevatori di rottura vetro dietro le tende, vicino al vetro. Se ci sono tende pesanti, questa è l'unica possibile variante- dopo tutto, se installato all'interno di una stanza, nessun rilevatore sentirà attraverso lo spesso broccato che il vetro è rotto. Naturalmente, è necessario installare tanti rilevatori quante sono le finestre nella stanza, ma allo stesso tempo viene risolto il problema dell'immunità al rumore: la sensibilità dei rilevatori può essere impostata al minimo e il rumore proveniente dall'interno della stanza dietro le tende sarà molto più debole.

Pertanto, si può sostenere che oggi vengono utilizzati molti metodi diversi per aumentare l'immunità al rumore dei sensori. Solo i più comuni sono stati discussi sopra. Ma il problema di distinguere in modo affidabile tra esseri umani e animali e il segnale dalle interferenze non può essere definito risolto. Soprattutto riguarda sensori stradali lavorare in condizioni climatiche difficili. Pertanto, questo problema continua ad essere rilevante. E la direzione principale per risolverlo è il miglioramento dei metodi strumentali, ad es. sviluppo di algoritmi di elaborazione del segnale più efficienti.

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Il primo gruppo di indicatori della qualità del rilevamento viene spesso utilizzato nella teoria del rilevamento ed è il più generale. Il secondo e il terzo gruppo vengono solitamente utilizzati per risolvere problemi pratici.

4.2. INDICATORI DI QUALITÀ DI RILEVAMENTO RADAR IN PUNTO

La probabilità di un falso allarme in puntoè la probabilità che le emissioni di rumore corrispondenti allo stesso volume risolto della zona di rilevamento all'ingresso del dispositivo di confronto delle soglie superino la soglia di rilevamento.

Il valore di probabilità del falso allarme può essere determinato analiticamente o sperimentalmente.

Il metodo di determinazione analitico viene utilizzato con una densità di probabilità di rumore nota all'ingresso del dispositivo di confronto con una soglia. Il valore della probabilità di un falso allarme in un punto può essere trovato utilizzando la formula

dov'è la soglia per prendere una decisione sulla presenza di un obiettivo.

Il calcolo del valore secondo la formula (4.1) corrisponde al calcolo

numero dell'area sotto la curva di distribuzione della densità del rumore situata a destra di

Riso. 4.1. Schema di installazione per la determinazione sperimentale della probabilità di falso allarme

Il diagramma mostrato in Fig. 4.1, con l'antenna ferma, illustra l'essenza del metodo sperimentale per determinare il valore di . Conoscendo il numero di impulsi stroboscopici ricevuti dal selettore di portata, è possibile determinare la probabilità di un falso allarme

(4.2)

dov'è il numero totale di impulsi di gate, che determina il numero di emissioni di rumore indipendenti ricevute all'ingresso del circuito di confronto con la soglia;

Il numero di emissioni di rumore che hanno superato la soglia di rilevamento.

Stabiliamo la connessione tra la probabilità di un falso allarme in punto con un tasso di falsi allarmi. Per fare ciò, presentiamo la relazione (4.2) come segue:

(4.3)

Il denominatore della relazione (4.3) può essere interpretato come il numero medio di emissioni sonore indipendenti all'ingresso di un dispositivo di confronto con una soglia per falso allarme. Questo numero è solitamente chiamato tasso di falsi allarmi:

(4.4)

Tenendo conto di (4.3) e (4.4)

(4.5)

Probabilità di rilevamento corretto in punto chiamare la probabilità che le emissioni di una miscela di segnale e rumore, corrispondente allo stesso volume risolto assegnato della zona di rilevamento, all'ingresso del dispositivo di confronto delle soglie superino la soglia di rilevamento.

Il valore numerico della probabilità di rilevamento corretto può essere determinato dalla formula

dove è la densità di distribuzione di probabilità della miscela di segnale e rumore all'ingresso del dispositivo di confronto con una soglia. Probabilità di rilevamento corretto e falso allarme punto dipende relativamente poco dalle caratteristiche di progettazione del percorso di ricezione di un particolare radar. Pertanto, nella stragrande maggioranza dei casi, vengono costruite curve di rilevamento per questo gruppo di indicatori di qualità del rilevamento.

4.3. INDICATORI DI QUALITÀ DI RILEVAMENTO RADAR PER REVISIONE

Probabilità di falso allarme per revisione R lt 3 è la probabilità che le emissioni di rumore all'ingresso di un dispositivo di confronto con una soglia superino la soglia di rilevamento almeno una volta durante un ciclo di revisione.

Stabiliamo una connessione tra la probabilità di un falso allarme per una revisione e la probabilità di un falso allarme in punto. Poiché le emissioni di rumore nei volumi consentiti sono indipendenti, la probabilità di un falso allarme durante una revisione può essere determinata come segue:

(4.7)

dov'è la probabilità di un falso allarme nel-esimo volume consentito;

Numero di volumi risolti nella zona di rilevamento. Per gli stessi valori di probabilità di falso allarme, pari a , in tutti gli elementi di risoluzione, dalla (4.6) segue

Se la condizione è soddisfatta, allora

e la relazione (4.7) può essere rappresentata con sufficiente accuratezza per la pratica nella forma

(4.8)

Il concetto di probabilità di rilevamento corretto per revisione coincide con il concetto di probabilità di rilevamento corretto in punto. Ecco perché

4.4. PERIODO DI FALSO ALLARME

Come già notato, la probabilità di un falso allarme è pari a punto e il tasso di falsi allarmi sono legati dalla relazione (vedi (4.5))

Utilizziamo la relazione registrata per determinare la relazione tra la probabilità di un falso allarme e la durata del falso allarme. Per fare ciò, moltiplichiamo il lato destro della relazione (4.5) per (qui è il numero di impulsi nel pacchetto, è la durata dell'impulso all'uscita del ricevitore radar):

(4.9)

Il prodotto rappresenta il tempo impiegato per visualizzare un volume risolto della zona di rilevamento (con una visualizzazione uniforme). Pertanto, il denominatore della relazione (4.9) può essere interpretato (tenendo conto dell'essenza del concetto tasso di falsi allarmi) come media dell'intervallo di tempo tra due falsi allarmi. Questo intervallo di tempo è chiamato periodo di falso allarme:

(4.10)

Tenendo conto (4.10)

(4.11)

L'ultima relazione può essere utilizzata per spostarsi dalla probabilità di un falso allarme al punto ad un periodo di falso allarme o viceversa. Come segue dalla (4.11), per calcolare il valore, è necessario conoscere le caratteristiche radar come il numero di impulsi in un burst e la durata dell'impulso. Il valore consentito del periodo di falso allarme è determinato dalle esigenze del consumatore di informazioni radar e dipende dallo scopo del radar:

4.5. PROBABILITÀ INTEGRALI DI CORRETTA RILEVAZIONE E FALSO ALLARME

Probabilità integrale di rilevamento corretto Eè consuetudine chiamare la probabilità che le emissioni di una miscela di segnale e rumore corrispondente al volume risolto assegnato della zona di rilevamento superino la soglia di rilevamento almeno una volta nel M cicli di revisione.

La probabilità che le emissioni di rumore all'ingresso di un dispositivo di confronto con una soglia almeno una volta entrino T i cicli di scansione superano la soglia di rilevamento, denominata probabilità integrale di falsi allarmi

5.2. Criteri di valutazione quantitativa

I criteri quantitativi per valutare l'efficacia del software di analisi delle immagini video si basano su test sul campo per verificare l'efficacia dell'algoritmo.

Ad esempio, il test di un rilevatore di movimento richiede molteplici violazioni di un'area protetta con successiva registrazione dei risultati del test (il numero di violazioni registrate e il numero di violazioni mancate).

Sulla base di questi esperimenti viene calcolata la probabilità di corretto funzionamento dell'algoritmo (nell'esempio seguente la probabilità di rilevamento (Robn.)).

Queste valutazioni possono basarsi su metodi di valutazione standard “governati”, ad esempio, sulla metodologia descritta nello standard SEV ST 5313-85 “Statistica applicata. Regole per determinare i limiti di confidenza per le distribuzioni binomiali e binomiali negative.

Tuttavia, queste tecniche sono difficili da comprendere e difficili da implementare nella pratica. Innanzitutto questi metodi richiedono un gran numero di esperimenti (di solito il numero di esperimenti dovrebbe superare i 100 test). In alcuni test questo approccio non è adatto (ad esempio, registrazione di fumo e fiamme utilizzando algoritmi di analisi video).

Di seguito riportiamo quindi un metodo semplificato per valutare quantitativamente il corretto funzionamento dell'algoritmo di video analisi, tratto dal libro di E.S. Wentzel “Teoria della probabilità” casa editrice “Science” 1969

Questa tecnica è più facile da comprendere e implementare.

Questa tecnica si basa sulla consapevolezza che al diminuire del numero di test eseguiti si ottiene la probabilità che un evento si trovi in ​​un certo intervallo di confidenza, cioè nell'intervallo possibili errori(per ottenere una definizione matematica più rigorosa dell’intervallo di confidenza si rimanda alla “Teoria della probabilità” di E.S. Ventzel).

Consideriamo un esempio di calcolo della probabilità di un evento.

Abbiamo effettuato 5 esperimenti, di cui è stata rilevata un'invasione in 4 casi, P obn = 4/5 = 0,8.

Nota. Probabilità dell'evento

A(P(A))=m/n

Dove m è il numero di occorrenze di A; n è il numero totale di esperimenti eseguiti.

Nota. L'intervallo di confidenza è un intervallo di valori dei parametri che sono compatibili con i dati sperimentali e non li contraddicono.

Passiamo al grafico per la determinazione dell'intervallo di confidenza, tratto da E.S. Wentzel “Theory of Probability” casa editrice “Science” 1969, Fig. 14.5.2 Il grafico è mostrato sotto.

Su questo grafico, i valori dell'intervallo di confidenza sono tracciati verticalmente e la probabilità dell'evento dei nostri esperimenti è tracciata orizzontalmente. Il numero sopra le linee del grafico indica il numero di esperimenti eseguiti (in questo caso, 5 esperimenti).

Riso. 18 - Grafico per la determinazione dell'intervallo di confidenza

Questo grafico mostra che la probabilità di rilevamento è P obn = 0,8 (cioè sono stati effettuati cinque esperimenti, quattro dei quali sono risultati positivi. P obn = 4/5 = 0,8). In questo caso, l’intervallo di confidenza variava da 0,42 a 0,97 con probabilità β =0,9.

Il valore del numero di esperimenti non può essere ridotto, poiché i limiti dell’intervallo di confidenza sono già piuttosto ampi.

Non è auspicabile ridurre i risultati di esperimenti positivi. Riducendo questi risultati anche di un valore (cioè sono stati effettuati cinque esperimenti, tre dei quali sono risultati positivi. P obn = 3/5 = 0,6), si ottiene P obn = 0,6 (sebbene questo risultato possa essere accettabile in condizioni operative difficili o con sicurezza multifrontiera).

Aumentando il numero di esperimenti si riduce l’ampiezza dell’intervallo di confidenza, il che è un fattore positivo.

Nota.

In alcuni casi, è possibile condurre esperimenti 100 o più volte (ad esempio, determinare le targhe delle auto che passano). Quindi l'intervallo di confidenza per la probabilità di rilevamento P obn = 0,8 sarà compreso solo tra 0,74 e 0,82.

A volte ci sono casi in cui in 10 esperimenti sono stati ottenuti 10 rilevamenti, ma ciò non significa che la probabilità di rilevamento = 1, quindi è necessario utilizzare una formula diversa.

In questo caso la probabilità viene calcolata in base al fatto che l’evento non si è verificato, ovvero non sono stati trovati (vedi sotto).

dove β è una probabilità di confidenza abbastanza ampia (nel nostro esempio β = 0,9),
n - numero di esperimenti.

Con cinque esperimenti positivi (n=5), abbiamo , il che significa che la probabilità di non rilevamento è 0,369, cioè probabilità di rilevamento 1-0,369=0,631.

Arrotondando per eccesso, otteniamo che il sistema rileverà 6 persone su 10 con una probabilità di 0,9.

Quando n=10, il limite superiore dell'intervallo di confidenza è , il che significa che la probabilità di non rilevamento è 0,206, ovvero probabilità di rilevamento 1-0,206=0,794.

Arrotondando per eccesso, otteniamo che il sistema rileverà 8 persone su 10 con una probabilità di 0,9.

Quando n=25, il limite superiore dell'intervallo di confidenza è , il che significa che la probabilità di non rilevamento è 0,088, ovvero probabilità di rilevamento 1-0,088=0,912.

Arrotondando per eccesso, otteniamo che il sistema rileverà 9 persone su 10 con una probabilità di 0,9.

Generalizziamo i calcoli di cui sopra per diversi numeri di esperimenti (5, 10, 25 esperimenti)

UN) n è il numero di esperimenti, P è la probabilità di rilevamento, I β è l'intervallo di confidenza.

N=5, P rev. =0,8, Iβ = (0,42-0,97);

N=10, R obl. =0,8, Iβ = (0,56-0,96);

N=25, R obl. =0,8, Iβ = (0,67-0,9).

B) per il caso in cui hanno avuto solo un risultato positivo

N=5, P rev. =0,6 con probabilità del 90%;

N=10, R obl. =0,8 con probabilità del 90%;

N=25, R obl. =0,9 con il 90% di probabilità.

Tempo medio tra i falsi allarmi (T falsi allarmi)

Questo parametro è correlato alla probabilità di rilevamento (P det.). Più alto è (P rev.), più basso è (T falso allarme).

Un gran numero di falsi allarmi influisce negativamente sull'efficacia della sicurezza, poiché l'operatore smette di rispondere agli eventi in corso, considerandoli un falso allarme, quindi, a seconda dell'importanza dell'oggetto protetto e del valore del parametro registrato, è necessario scegli saggiamente questo parametro.

Dalla pratica, si ritiene generalmente che il tempo medio tra i falsi allarmi non dovrebbe essere superiore a 24 ore.

In generale, il tempo consentito tra i falsi allarmi è determinato dalle esigenze del cliente, che li determina in base alle specificità del servizio del personale e all'importanza dell'oggetto della sicurezza.

Empiricamente, ottenuta una probabilità accettabile di rilevamento P, senza modificare le condizioni di test, è necessario verificare l'intervallo di tempo accettabile tra i falsi allarmi.

Spesso, durante i test di accettazione, la probabilità di rilevamento viene registrata in alcune impostazioni del sistema e il tempo tra i falsi allarmi viene registrato in altre impostazioni. Questo approccio è inaccettabile.

Nota. A volte T mente. allarme sostituito dalla probabilità di un falso allarme. (Dx sinistro). Nel nostro caso T è falsa. allarme più intuitivo.

Probabilità di falso allarme. Plt è la probabilità che durante il tempo T si verifichi un falso allarme del sistema. Il tasso di falsi allarmi viene valutato statisticamente: il numero di falsi allarmi in un determinato intervallo di tempo. L'intervallo di tempo medio tra due falsi allarmi consecutivi è chiamato tempo tra i falsi allarmi (T falso allarme). Nell’idea della natura di Poisson del flusso di falsi allarmi possiamo scrivere:

P lt = exp (falso allarme Tp./T)

Dove: R lt. - probabilità di falso allarme;

Тp. - tempo in cui il sistema è in condizioni di funzionamento.

Le caratteristiche considerate sono interconnesse da un parametro come la sensibilità del sistema. La sensibilità è il reciproco della soglia. La soglia è un determinato valore al di sotto del quale l'impatto viene interpretato come rumore. La soglia viene regolata durante la configurazione del sistema. Maggiore è la sensibilità, maggiore è la probabilità di rilevamento di P. , ma all'aumentare della sensibilità aumenta anche la frequenza dei falsi allarmi (P lt.). Questa situazione è mostrata nella Fig. 19.

Quando si configura il sistema, è necessario muoversi tra questi parametri e il compito è selezionare il livello di sensibilità ottimale.

Spesso nella letteratura scientifica si trovano i termini “Errore del primo tipo” ed “Errore del secondo tipo”. Questi termini sono sostanzialmente simili (R obn. e R lt).

Errori del primo tipo(inglese: errori di tipo I, errori α, falsi positivi) e errori del secondo tipo(Inglese: errori di tipo II, errori β, falsi negativi) nella statistica matematica sono i concetti chiave dei problemi di verifica di ipotesi statistiche. Tuttavia, questi concetti vengono spesso utilizzati in altri ambiti quando si tratta di prendere una decisione “binaria” (sì/no) basata su qualche criterio (test, verifica, misurazione), che con una certa probabilità può dare un risultato falso.

Errore di tipo I Spesso chiamato falso allarme, falso positivo o falso positivo.

Errore del secondo tipo A volte chiamato mancanza di un evento o falsi negativi.

Nel caso di approssimazione delle statistiche di output mediante una distribuzione gaussiana, la probabilità che il rumore intrinseco superi il livello di soglia in un'osservazione è determinata da una dipendenza simile alla (8.13), quando sostituita in essa da

. (8.55)

La probabilità totale di un falso allarme, ad es. La probabilità di falsi allarmi di un rilevatore multicanale dipende generalmente dalla regola decisionale scelta. Consideriamo una situazione semplice in cui si presuppone che un elemento di frequenza del segnale sia presente in qualsiasi intervallo di integrazione se la soglia viene superata in uno solo dei canali. La probabilità di una situazione del genere è determinata dalla formula di Bernoulli

Sopra, descrivendo lo schema strutturale del rivelatore, è stato indicato che è necessario tenere conto degli intervalli di integrazione. Supponiamo che la presenza di un segnale venga rilevata se si osserva un singolo superamento della soglia in ciascuno degli intervalli di integrazione. Con questa regola decisionale, la probabilità totale di un falso allarme da parte del rilevatore è pari alla probabilità che ci sia stato esattamente un superamento del livello di soglia negli intervalli di integrazione precedenti, e che ci sia stato un singolo superamento del livello di soglia nel terzo intervallo. La probabilità di un tale evento corrisponde alla probabilità totale di falsi allarmi di un rilevatore multicanale e può essere determinata utilizzando la cosiddetta "finestra scorrevole"

(8.57)

Si è notato sopra prerequisito Il funzionamento di un rilevatore di energia multicanale quando esposto a interferenze a banda stretta è la regolazione adattiva del livello di soglia, garantendo l'uguaglianza della probabilità di un falso allarme. Nel caso di interferenza a banda stretta nel canale esimo, la probabilità di un falso allarme, per analogia con la (8.55), è determinata dalla formula

, (8.58)

dove è la soglia nel canale-esimo.

Per determinare il livello di soglia per una data probabilità, utilizzeremo, come prima, la funzione inversa alla funzione. Applicando la funzione inversa ai lati destro e sinistro dell'espressione (8.55), per il caso di assenza di interferenza a banda stretta nel canale th, otteniamo

. (8.59)

Il livello di soglia basato su (8.59) dovrebbe essere fissato in conformità con l'uguaglianza

Utilizzando la funzione inversa in relazione all'espressione di probabilità (8.58) nel caso della presenza di interferenza a banda stretta nel canale-esimo, troviamo che il livello di soglia dovrebbe essere adeguato secondo la formula:

In questo caso, la probabilità per ciascun canale deve essere determinata dalla condizione di garantire la probabilità totale richiesta di un falso allarme per un rilevatore di energia multicanale (8.57). Dalla (8.61) ne consegue che la regolazione adattativa del livello di soglia in ciascuno dei canali del rivelatore richiede la conoscenza del valore medio (8.53) e della dispersione (8.54) delle statistiche in presenza di interferenza a banda stretta. A questo scopo, presentiamo la tensione normalizzata all'uscita dell'integratore del canale th sotto l'azione dell'interferenza a banda stretta nella forma:

, (8.62)

dove è il segnale all'uscita del filtro passa banda del canale durante l'intervallo di integrazione.

Il metodo più accettabile per determinare una stima statistica ricorrente è il metodo iterativo, in cui la stima viene affinata ad ogni intervallo di integrazione utilizzando le formule:

Con questo metodo la stima della media e la stima della dispersione di tensione all'uscita dell'integratore numero sull'intervallo di integrazione si determinano dalle espressioni:

Va notato che nel trovare l'espressione (8.66), non è stata presa in considerazione l'influenza sul livello di soglia dell'elemento di frequenza del segnale di salto di frequenza. In realtà, quando vengono ricevuti contemporaneamente un segnale e un'interferenza a banda stretta, il livello di soglia nel canale-esimo differirà dal valore di soglia determinato dalla formula (8.66). Tuttavia, tenendo conto, come indicato sopra, che il tempo di esposizione alle interferenze a banda stretta è significativamente più lungo della durata dell'elemento di frequenza del segnale, durante il processo di adattamento, le stime statistiche del valore medio e della dispersione di tensione a l'uscita dell'esimo integratore (8.62) convergerà ai parametri stimati.

In generale, per eliminare l'influenza dei disturbi a banda stretta sul rilevatore di energia, si possono utilizzare filtri di soppressione dei disturbi, posizionandoli prima dei rilevatori quadratici. È possibile utilizzare: filtri notch analogici; dispositivi che eseguono la reiezione nella regione spettrale utilizzando la trasformata di Fourier; filtri digitali adattivi. In questo caso, il livello di soglia in ciascun canale è determinato dall'espressione (8.60).