Применение диапазона 60 ГГц для создания двухпозиционных радиолучевых средств охраны периметров.
Если двухпозиционные средства обнаружения оптического диапазона развиваются, на наш взгляд, недостаточно динамично, то номенклатура радиолучевых средств обнаружения (РЛСО) традиционного диапазона на отечественном рынке постоянно пополняется новыми образцами. Из относительно недавно появившихся средств отметим РЛСО “Грот” (ДГУП “Дедал”, г. Дубна), имеющий сертификат МИНАТОМа.
Это объясняется наличием неоспоримых преимуществ радиолучевых средств перед другими классами средств обнаружения: приемлемой стоимости оборудованного рубежа, простоты монтажа и эксплуатации, хорошей помехоустойчивости (до 1500 ч на рубеж до 300 м), высокой вероятности обнаружения (более 0,95).
Что касается оптических СО, то они с успехом применяются в условиях, когда специфика охраняемого объекта не позволяет использовать РЛСО из-за невозможности обеспечить содержание полосы отчуждения. Однако при этом необходимо учитывать и принципиальные недостатки оптических СО, главными из которых являются зависимость устойчивости работы от воздействия неблагоприятных метеофакторов (дождь, снег, соляной морской туман и т.д.) и значительное энергопотребление при низкой температуре окружающей среды (необходимость дополнительного обогрева).
Между тем, частотный диапазон в пределах 20. 250 ГГц, не используемый до сих пор для создания двухпозиционных периметральных средств обнаружения, представляет значительный интерес.
Привлекательность использования частот генерации более высокого диапазона, чем используемые в настоящее время, объясняется хотя бы тем, что существует определенная зависимость между излучаемой частотой и шириной зоны обнаружения, при этом, чем частота больше, тем меньше поперечное сечение зоны. Инсталляторы, специализирующиеся на технике охраны периметров объектов и протяженных рубежей, наверняка не один раз сталкивались с вынужденным отказом от использования РЛСО на каком-либо объекте только по причине невозможности обеспечения и содержания так называемой “полосы отчуждения” (ширина такой полосы полностью определяется максимальной шириной зоны обнаружения), хотя по всем другим параметрам применение РЛСО было бы оптимальным. Поэтому одним из направлений развития РЛСО является оптимизация размеров зоны обнаружения.
В диапазоне до 20 ГГц приближение к оптимальным размерам зоны обнаружения в основном достигается благодаря правильному выбору формы антенн. Среди известных в настоящее время серийных изделий наименьшую ширину зоны обнаружения в ее средней части имеют РЛСО серии “Радий” (разработчик и производитель - фирма “Юмирс”). Так для средства “Радий-2” при протяженности зоны обнаружения 200 м максимальная ее ширина составляет 2,5 м.
- обеспечение полной электромагнитной совместимости аппаратуры, работающей в этом диапазоне, с любым оборудованием;
- обеспечение максимально возможной маскируемости электромагнитного излучения и обеспечения скрытности работы.
Потенциальная возможность улучшения характеристик РЛСО с частотой генерации 61,25 ГГц по сравнению с аналогами, кроме того, обеспечивается благодаря тому, что поперечные размеры 1-й зоны Френеля, в пределах которой распространяется порядка 70% принимаемой электромагнитной энергии (т.е. собственно зона обнаружения), соизмеримы с размерами нарушителя.
В аналогах используется значительно более низкий частотный диапазон 10. 20 ГГц, а, значит, поперечные размеры зоны обнаружения значительно превышают поперечные размеры нарушителя. При этом относительное уменьшение уровня сигнала на входе приемника при пересечении нарушителем зоны обнаружения составляет не более 10%. Регистрация таких изменений уровня сигнала неоднозначна в простых системах обработки сигнала в реальных условиях эксплуатации на фоне изменяющихся помех, уровень которых имеет тот же порядок. Такие помехи могут быть вызваны переотражением от поверхности земли и окружающих предметов при изменении атмосферных условий, атмосферными явлениями, активными помехами от других источников электромагнитного излучения. Для борьбы с довольно значительным уровнем помех приходится использовать дополнительный арсенал средств: разрабатывать и вводить дополнительные алгоритмы обработки сигналов, увеличивать высоту установки антенн относительно земли, ужесточать требования к содержанию полосы отчуждения, что приводит к удорожанию аппаратуры и увеличению эксплуатационных расходов.
Уменьшение размеров поперечного сечения зоны обнаружения (зоны отчуждения за счет охраняемой территории объектов), кроме того расширяет диапазон применения РЛСО вообще, и в частности позволяет использовать их внутри охраняемых помещений, неотапливаемых ангаров и больших складов.
Несмотря на всю привлекательность создания РЛСО с частотой генерации в диапазоне выше 60 ГГц, практическая реализация такого средства наталкивалась до недавнего времени на проблему создания СВЧ-генератора, способного излучать в рассматриваемом диапазоне. Однако совместные усилия российских и украинских разработчиков увенчались успехом, и был разработан такой генератор на лавинно-пролетном диоде (ГЛПД), который по своим массо-габаритным, стоимостным и другим характеристикам позволил создать двухпозиционное РЛСО. Кроме того, разработанный ГЛПД позволил обеспечить время наработки на отказ не менее 15000 ч, что приближается к соответствующим характеристикам РЛСО традиционного СВЧ-диапазона, использующих генераторы СВЧ на диоде Ганна.
Первое отечественное серийное РЛСО диапазона 61,25 ГГц - микроволновое средство обнаружения “Абрис” (разработка НПП “Лама”, г. Рыбинск), предназначенное для применения в системах охраны периметров объектов и протяженных рубежей. Работа РЛСО “Абрис” основана на принципе создания вдоль поверхности земли электромагнитного барьера с поперечным размером порядка 1 м, при пересечении которого нарушителем выдается команда на включение средств тревожной сигнализации, которая может передаваться на центральный пульт охраны по кабелю или по радиоканалу.
Интерес вызывает нетрадиционная для РЛСО форма излучающей и приемной антенн, более напоминающая излучатель в средствах оптического диапазона (фото 1).
Фото 1. Внешний вид антенного блока СО “Абрис”
Обнаруживается преодоление охраняемой зоны нарушителем, движущимся со скоростью от 0,1 до 7,0 м/с в полный рост или согнувшись до высоты 0,7 м и, по оценке разработчиков, не реагирует на мелких животных и птиц.
Конструкция РЛСО “Абрис” допускает его крепление на различных опорах (в том числе на стойках и козырьках крыш). Обеспечивается непрерывная круглосуточная работа в любых погодных условиях в интервале температур окружающей среды ± 50 °С. Срок службы РЛСО не менее 8 лет. Изделие сертифицировано на основании протокола, выданного Испытательным центром ТСО ГУП “СНПО “Элерон” и имеет сертификат соответствия ГОССТАНДАРТА России.
- примерно в 2,5 раза выше достоверность обнаружения нарушителя (без применения специальных схем обработки сигналов);
- значительно уменьшены размеры зон пониженной чувствительности (так называемых “мертвых” зон 1 );
- ширина зоны обнаружения (а значит и ширина зоны отторжения территории объектов) не превышает 1,2 метра;
- улучшены такие характеристики, как помехозащищенность, помехоустойчивость, электромагнитная совместимость с другими устройствами, скрытность.
Основные технические характеристики СО “Абрис” в сравнении с РЛСО традиционного диапазона приведены в таблице 1.
Таблица 1. Сравнительные характеристики отечественных радиолучевых средств обнаружения