О комбинировании растровых устройств обнаружения и опознания в системах охраны объектов

С овершенствование и внедрение новых видов вооружения и военной техники, а также форм и способов вооруженной борьбы требуют совершенствования всех систем обеспечения Вооруженных Сил [1].

Одно из приоритетных направлений совершенствования – экономические формы тылового хозяйствования с участием (и дальнейшим расширением) гражданского сектора: продовольственные склады и базы, склады и средства заправки горючесмазочных материалов и ракетного топлива, имущественно-вещевые склады – после производства до сдачи в воинские подразделения составляющие элементы складского содержания требуют надежного хранения как с точки зрения создания атмосферно-температурных условий, так и сохранности по причине вероятного воровства и саботажа (склады, базы, автозаправки и др.) [1, 2].

Требуются разработка, исследование и внедрение новых элементов, приборов и систем охранно-защитной направленности, исследование вариантов совместной работы новых приборов с известными ранее [3].

В работах известных специалистов по охранно-защитным технологиям С.С. Звежинского, В.А. Иванова, Е.В. Куренного, Р.Г. Магауенова, А.В. Петракова [3 – 6] и др. обращено внимание на перспективность комбинирования средств обнаружения и развития комбинированной обнаружительной техники и технологий, причем действенно и целесообразно в конкретных случаях комбинирование принципов обнаружения событий во времени, пространстве, по электромагнитному и механическому частотным спектрам.

Научные и технические приборы, устройства и системы работают во всех частотных диапазонах в радиовещании, телевидении, цифровой и аналоговой электросвязи, энергетике, компьютерной и офисной технике, в быту, во многих военных применениях, в медицине – от долей герца до 1022 Гц (диапазон Х-лучей). Обнаружить событие можно, используя любой частотный диапазон, а опознать событие лучше всего зрительно, т.е. в видимом диапазоне электромагнитного спектра человек получает свыше двух третей объема информации, в том числе с помощью растрового представления событий (самый простой пример – телевидение). Если причислить сюда также инфракрасный и рентгеновский диапазоны спектра, то объем видимой человеку информации возрастет до 85–90% при использовании инфра- красных (ИК) и рентгенопреобразова-телей.

Совмещение сигналов, полученных в различных диапазонах электромагнитных волн, а также применение различных видеоприемников, т.е. растровых видеоприемников, позволяет значительно улучшить вероятность опознания. Основному принципу «видео – это все» человечество научилось у природы: змеи, кошки, летучие мыши, хамелеоны, пауки-скакуны и др. [6]. Их возможности используются в современных опознающих (в том числе разведывательных и охранных) автоматических и автоматизированных системах.

Существуют различные комбинированные системы, некоторые – в виде единственных выставочных образцов: радиолокационная + оптическая (видимый диапазон); радиолокационная + тепловизионная; тепловизионная + телевизионная (видимый диапазон); сейсмомагнитометрическая + вибрационная; радиолучевая + вибрационная; измерительные системы пространственных координат.

Решающим субъектом обнаружения события может быть как автомат (техника), так и человек. Человеку приходится иметь дело с 80–90% долей визуализированной информации, из которой значительная часть предоставляется на плоскости и может считаться растрируемой.

Комбинирование растров – это комбинирование в пространстве и по частотному спектру – высокоточный процесс в целях автоматической выработки командного (управляющего) сигнала и улучшения визуализации важного события (обнаружения ожидаемого события).

К настоящему времени (2012 г.) резко развились растровые дискретные (твердотельные) обнаружители (ПЗС и КМОП), но полностью заменить трубочные (аналоговые) обнаружители они не могут хотя бы по двум причинам: они не работают в широких диапазонах частотного спектра и очень плохо работают в условиях повышенной радиации [7].

Растровые аналоговые (трубочные) преобразователи – кремниконы (SiO2), плюмбиконы (PbO), кадмиконы (CdSe) – активно востребованы военной и специальной техникой [8, 9].

Поэтому комбинирование растровых дискретных (твердотельных) преобразователей-обнаружителей позволяет визуализировать интересующие события во всех диапазонах частотного спектра, т.е. оно необходимо. Перспективно же оно потому, что природные и промышленные процессы имеют аналоговые свойства (характеристики), измерительными приборами превращаемые в цифровой (дискретный) вид. Можно считать, что комбинирование (совмещение) визуализирующих растров ПЗС (КМОП) с трубочными растрами и необходимо, и перспективно, причем управлять следует параметрами трубочного растра. Для совмещения прямоугольного трубочного растра с твердотельным в развертке дюймового (и меньше) трубочного растра достаточно вводить составляющие третьего-четвертого порядков (рассов-мещение на всей площади прямоугольного растра меньше 3 мкм) [10].

Современные ПЗС- и КМОП-сенсоры широко известных фирм Kodak, Sony, E2V, Lumenera, Toshiba имеют размеры пикселей от 7,4×7,4 мкм до 14×14 мкм для полудюймовых вариантов промышленных и охранных телекамер [11]. При температурных изменениях допустимых (назначенных) границ сдвиг пикселей в светочувствительной плоскости не более 0,1 от размеров пикселя.

Автор десяток с лишним лет участвует в разработке обнаружительно-опознавательных датчиков (систем, в том числе и растровых), отдавая значительную часть своих творческих усилий и времени [2, 12] созданию и исследованию предельных и практически затребованных свойств (качеств) комбинированных охранно-защитных систем в видимом диапазоне, а также в других частотных диапазонах, преобразуемых затем и сразу в видимый диапазон-изображение.

Системное обеспечение безопасности функционирования предприятия (военного или гражданского объекта) подразумевает обеспечение безопасности от физического проникновения посторонних лиц на территорию и в помещения объекта, защиту от диверсионно-террористических средств и групп, организацию системы контроля доступа и правильное реагирование.

Устройства технической защиты представляют собой значительный набор средств, систем и методов охраны (обнаружения и опознания посторонних и вновь появившихся – человек, техника, животное и т.д.): системы охранной сигнализации, контроля доступа, телевизионного наблюдения, обнаружения оружия, взрывчатых веществ, радиоактивных материалов, проверки почтовой корреспонденции и пр. Все эти устройства обнаружения и опознания работают в том или ином частотном диапазоне энергетического спектра в большинстве случаев с выводом информации в диапазон человеческого зрения.

Варианты исследований и применения современных средств телевизионного наблюдения для охраны государственной границы (а это означает и самого ближнего к границе тыла) были представлены неоднократно [2, 6, 10, 12 – 14], обсуждены на специализированных конференциях и одобрены как вид новых комбинированных средств обнаружения событий (новых возникающих ситуаций, процессов, появления нарушителей).

В разработке средств обнаружения сегодня используют все физические принципы обнаружения, и комбинирование их является основным подходом к повышению тактико-технических характеристик разрабатываемых охранно-защитных изделий и комплексов [2, 4, 6, 10].

Основная цель комбинирования средств обнаружения (два и более) – закрытие всех вероятных путей перемещения, передвижения, преодоления, т.е. повышение вероятности обнаружения нарушителя при условии совместной работы комбинируемых средств обнаружения без создания помех друг другу [2, 15].

Может быть, несколько менее важная цель комбинирования средств обнаружения – уменьшение количества ложных срабатываний в единицу времени, т.е. увеличение среднего периода наработки на ложное срабатывание (из-за внутренних помех средства обнаружения и из-за внешних событий, как-то: движущийся транспорт, животные, погодные условия и т.д.).

Комбинирование средств обнаружения может быть осуществлено вариан-тно по сигналам аналоговым со входов пороговых устройств, двухградационным логическим сигналам тревог с выходов пороговых устройств, двух-или многоградационным многоэлементным сигналам обнаружения-опознания. Последний вариант комбинирования используется в растровых системах средств обнаружения-опознания.

В качестве яркого примера комбинированной разведывательной обнаружительно-опознающей системы следует упомянуть систему MASINT (Measurement And Signature Intelligence), являющуюся наиболее информативным направлением военной и технической разведки США [9], так как она представляет собой одновременно и комплекс сбора разведывательной информации (измерительно-сигнатурная разведка). Этот разведывательный комплекс, во-первых, измеряет геометрические размеры и соотношения статических, динамических и других физических характеристик разведываемых объектов (стационарных и подвижных)

и, во-вторых, регистрирует сигнатуры характерных физических полей, создаваемых этими объектами (электромагнитных, магнитных, радиационных, акустических, сейсмических и других) с воспроизведением и совмещением элементов изображений объектов полей, что значительно успешнее, видимо, делается на совмещенных растрах [2, 6, 10].

Автор участвовал в разработках таких комбинированных систем [16, 17] ■