авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

**********

На правах рукописи

*****

Тема

диссертации 1:

«Научно-методическое и техническое обеспечение исследований

основных параметров технических средств физической защиты периметров важных

государственных объектов»

Тема диссертации 2:

«Интеллектуальный способ повышения сигнализационной надежности систем защиты объектов информатизации»

Редакция 3 Апрель 2013 г.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

к.т.н., профессор **** Москва – Оглавление Обозначения и сокращения....................................................................................................................... 4  Введение......................................................................................................................................................... 5  Глава 1. Постановка задачи..................................................................................................................... 11  1.1  Роль и место исследований основных параметров технических средств физической защиты в повышении эффективности и надежности защиты периметров важных государственных объектов 11  1.2  Вибрационные средства обнаружения (ВСО). Сигнализационная надежность ВСО................. 12  1.3  Анализ существующих методов и средств испытаний сигнально-заградительных ВСО.

Полигонные испытания. Патентный поиск............................................................................................... 18  1.3.1  Виды испытаний................................................................................................................................. 18  1.3.2  Классификация методов испытаний................................................................................................. 19  1.3.3  Испытания готовой продукции......................................................................................................... 20  1.3.4  Методы и средства испытаний СО................................................................................................... 23  1.4  Общие технические требования к периметровым средствам обнаружения................................. 31  Выводы.......................................................................................................................................................... 32  Глава 2. Обоснование технического облика автоматизированного измерительно регистрирующего комплекса (АИРК).................................................................................................... 33  2.1  Обоснование состава, структуры и характеристик разработанного АИРК.................................. 33  2.2  Разработка программы и методики проведения испытаний сигнально-заградительных ВСО.. 41  2.3  Исследование основных функциональных характеристик сигнально-заградительных ВСО на учебно-испытательном полигоне............................................................................................................... 42  2.4  Средства комплексирования АИРК и КИТСО в единую АСУ испытаниями сигнально заградительных ВСО................................................................................................................................... 43  Выводы...........................................





............................................................................................................... 46  Глава 3. Математическая модель сигнально-заградительных ВСО............................................... 47  3.1  Краткий анализ статистической структуры искажений, возникающих в каналах регистрации и обработки ВСО................................................................................................................... 47  3.2  Разработка способа математического моделирования ВСО.......................................................... 49  3.3  Разработка методики регистрации потока ошибок первого и второго рода................................ 52  3.4  Обработка результатов экспериментальных исследований. Определение параметров модели ВСО.................................................................................................................................................. 57  Выводы.......................................................................................................................................................... 69  Глава 4. Способ адаптивного управления алгоритмом функционирования каналов регистрации и обработки сигнально-заградительного ВСО............................................................ 70  4.1   Разработка предложений по использованию методов адаптации при управлении алгоритмом функционирования каналов регистрации и обработки............................................................................ 70  4.2  Выбор и оценка метода контроля за состоянием каналов регистрации и обработки ВСО........ 78  4.3  Определение оптимальных выборок контроля и значений критериев оценки состояний каналов регистрации и обработки ВСО с целью минимизации ошибок контроля............................... 84  4.4  Описание алгоритма адаптивной регистрации, обработки и принятия решения о выдаче сигнала тревоги............................................................................................................................................ 87  4.5  Разработка предложений по технической реализации алгоритма адаптивного управления...... 93  Выводы.......................................................................................................................................................... 93  Заключение................................................................................................................................................. 94  Литература.................................................................................................................................................. 96  Приложение А............................................................................................................................................. 98  Обозначения и сокращения АИРК автоматизированный измерительно-регистрирующий комплекс АРМ автоматизированное рабочее место АЦП аналого-цифровой преобразователь ВВФ внешние воздействующие факторы ВСО вибрационное средство обнаружения ВТ военная техника ВУВ воздушная ударная волна ЗИП запасной инструмент и принадлежности ИЗ источника звука ИК ТСФЗ интегрированный комплекс технических средств физической защиты ИРК измерительно-регистрирующий комплекс ИТСФЗ инженерно-технические средства физической защиты НТД нормативно-техническая документация ОЗУ оперативное запоминающее устройство ОКР опытно-конструкторская работа ОТТ общие технические требования ПСО периметровое средство обнаружения ПЭВМ персональная электронно-вычислительная машина СО средство обнаружения ССОИ средство сбора и обработки информации СФЗ система физической защиты ТЗ техническое задание ТСО техническое средство охраны ТСПВ техническое средство предупреждения и воздействия ТСФЗ техническое средство физической защиты ТТЗ тактико-техническое задание ТТХ тактико-технические характеристики ТУ технические условия ФБ физический барьер ЦПУ центральный пункт управления ЧЭ чувствительный элемент ШС шлейф сигнализации ЭД эксплуатационная документация ЭМС электромагнитная совместимость ЯОО ядерно-опасный объект … … Введение В настоящее время в условиях все большего возрастания и повсеместного проявления угроз различных противоправных действий (в том числе криминального и террористического характера) в отношении различного рода объектов (в том числе и важных государственных) все большее значение приобретает адекватное и рациональное применение специальных технических средств для защиты этих объектов.





Как правило, надежная защита важных государственных объектов (в том числе значимых объектов информатизации) обеспечивается комплексным применением сил охраны и многорубежных интегрированных комплексов технических средств физической защиты (ИК ТСФЗ), в полный состав которых обычно входят:

- инженерные средства (ограждения, заграждения, противотаранные барьеры и др.);

- периметровые и внутриобъектовые средства обнаружения нарушителей;

- телевизионные средства наблюдения (включая систему охранного освещения);

- средства контроля и управления доступом на территорию защищаемого объекта и в его запретные зоны;

- средства предупреждения и активного воздействия на нарушителя;

- средства контроля и выявления проноса (провоза) на объект (выноса (вывоза) с объекта) запрещенных предметов и материалов;

- система сбора, обработки и отображения тревожной и командной информации (в том числе автоматизированные рабочие места, объединенные локальной вычислительной сетью);

- система защиты информации;

- система электроснабжения (в том числе резервированного и бесперебойного);

- сети связи и телекоммуникаций;

- вспомогательные инженерные и технические средства обеспечения.

Процедура противодействия применяемым в отношении защищаемых объектов противоправных действий, как правило, заключается в надежном и оперативном обнаружении этих действий, идентификации и анализе складывающейся ситуации и адекватном реагировании сил охраны.

При этом чем оперативней и достоверней будет обнаружен нарушитель, тем большим резервом времени будут располагать силы охраны для своевременной оценки тревожной ситуации, эффективного реагирования и надежного пресечения противоправного действия.

В связи с этим, как правило, с целью своевременного обнаружения попыток несанкционированного проникновения на защищаемый объект широко используются периметровые средства обнаружения (ПСО).

Особое, весьма значимое, место в ряду периметровых средств обнаружения занимают так называемые сигнально-заградительные ПСО, чувствительные элементы которых размещаются на различных ограждениях (заграждениях).

Сигнально-заградительные ПСО с точки зрения рациональной защиты объекта более предпочтительны, поскольку они помимо решения основной задачи - обнаружения нарушителя, осуществляют также функцию его задержки, что весьма важно в оперативно-тактическом плане [1*].

Как показал анализ многочисленных публикаций и многолетний опыт полигонных испытаний сигнально-заградительных периметровых средств обнаружения наибольшей сигнализационной надежностью обладают вибрационные сигнально-заградительные ПСО.

Главным показателем сигнализационной надежности средства обнаружения является вероятность обнаружения нарушителя Ро [2*]. Однако, помехоустойчивость сигнально заградительных СО весьма существенно зависит от трудно контролируемого "качества" заграждения, которое обычно проявляется, в первую очередь, при воздействии важнейшего помехового фактора - сильного ветра ("стуки", "дребезг" сетки, качание опор), а также и при других факторах, например, таких как дождь, гроза, град, наледь.

Следует заметить, что невысокая помехоустойчивость ПСО весьма негативно влияет на деятельность операторов дежурных смен, основной задачей которых является идентификация тревожной ситуации при получении сигнала тревоги и принятие решения на реагирование. При достаточно протяженных периметрах, когда количество развернутых на них сигнально заградительных ПСО исчисляется несколькими десятками образцов, их частые ложные срабатывания существенно отвлекают операторов и резко снижают их внимание и оперативность восприятия текущей обстановки. На практике нередки случаи, когда высокий уровень ложных тревог ПСО является причиной их полного игнорирования дежурными операторами, вплоть до банального отключения.

Поэтому вторым, также важным, показателем сигнализационной надежности периметрового средства обнаружения является вероятность ложного срабатывания ПСО (вероятность ложной тревоги (Рл) или непосредственно связанная с ней наработка на ложную тревогу (Тл)).

Накопленный практической опыт полигонных испытаний современных ПСО, позволяет утверждать, что декларируемые многими производителями высокие значения Ро и Тл в реальных условиях эксплуатации зачастую не подтверждаются.

Как правило, заявленные значения Ро выполняются не для всех видов преодоления рубежа сигнализационного блокирования, а реальные значения Тл в условиях реальной помеховой обстановки хуже заявленных в разы, а иногда в десятки и даже в сотни раз.

Таким образом, исследование, экспериментальное подтверждение и совершенствование сигнализационной надежности сигнально-заградительных ПСО являются актуальными и практически значимыми научно-техническими задачами.

Главной целью представленной работы являлась разработка интеллектуального способа повышения сигнализационной надежности периметрового сигнально-заградительного средства обнаружения вибрационного принципа действия, функционирующего в реальных условиях помеховой обстановки.

В основу этого способа была заложена идея адаптивного изменения текущих функциональных настроек каналов регистрации и обработки, а также «модулей принятия решения» («решающих модулей») вибрационного средства обнаружения (ВСО) в зависимости от текущего состояния помеховой обстановки.

Для достижения поставленной цели в ходе работы были решены следующие основные задачи.

Проведен анализ основных причин снижения реальных показателей сигнализационной надежности ВСО.

В результате было установлено, что основными причинами снижения реальных показателей сигнализационной надежности ВСО являются низкое качество собственно монтажных работ и ограждений (заграждений), на которых устанавливаются чувствительные элементы, а также объективное воздействие текущих помеховых факторов природно климатического и индустриального происхождения.

При этом в отличие от возможных, но устранимых, субъективных причин (плохого качества монтажа), отрицательное влияние объективных помеховых факторов природно климатического и индустриального происхождения - принципиально неустранимо.

В связи с этим, представляется целесообразным изучить статистическую природу этих факторов и их влияние на сигнализационную надежность ВСО, и целенаправленно использовать полученные данные.

Детальный анализ публикаций, посвященных математическому моделированию природно климатических процессов окружающей среды, а также помеховых воздействий индустриального происхождения \...*\ показал актуальность и рациональность использования для этих задач достаточно детально отработанного аппарата простых марковских цепей.

Базируясь на представлении процессов возникновения основных природно-климатических и индустриальных помеховых факторов в виде марковских, автором на примере современного сертифицированного и запатентованного ВСО, с успехом применяемого для защиты периметров важных государственных объектов \...*\, был проведен анализ статистической структуры искажений, возникающих в каналах регистрации и обработки этого ВСО вследствие воздействия указанных факторов.

Сбор всей необходимой и достаточно представительной статистики осуществлялся в ходе 3-х годовых натурных испытаний ВСО «Пигмалион-10» \...*\ на учебно-испытательном полигоне МИФИ.

Измерения проводились с использованием разработанного автором современного автоматизированного измерительно-регистрирующего комплекса (АИРК) и набора соответствующих методик (разработанных с участием автора).

Фрагмент указанного АИРК приведен в разделе \…*\, а разработанные методики – в Приложении \…*\.

В результате статистической обработки полученных автором экспериментальных данных была разработана математическая модель помеховых сигналов (откликов), возникающих в каналах регистрации и обработки испытуемого ВСО, вследствие объективного воздействия реальных помеховых факторов природного происхождения (сильный ветер, дождь, град, мокрый снег, наледь) и индустриального происхождения (проезжающий автотранспорт, электромагнитные помехи).

Основным достоинством разработанной математической модели является ее адекватность реальной помеховой обстановке и простота процедуры ее уточнения при получении дополнительных экспериментальных данных.

Кроме того, данная модель обладает достаточной универсальностью, гибкостью, очевидными удобствами и простотой использования при разработке способа адаптивной коррекции текущих настроек «решающих модулей» ВСО.

На основе полученных автором результатов экспериментальных исследований и математического моделирования каналов регистрации и обработки ВСО «Пигмалион-10» [3*] был разработан способ повышения его сигнализационной надежности. Суть данного способа заключается в постоянном контроле текущих помеховых сигналов (откликов) и адаптивном изменении текущих настроек каналов регистрации и обработки, а также текущих настроек «решающих модулей» данного ВСО, наиболее адекватных условиям конкретной помеховой обстановки.

Практическое использование данного способа позволило при задаваемой гарантированной вероятности обнаружения нарушителя для данного ВСО (например, на уровне 0,98) добиться реального значения наработки на ложное срабатывание не менее 2000 часов.

Данное решение, существенно повышающее помехоустойчивость ВСО «Пигмалион-10», запатентовано (с участием автора) и реализовано в новом модернизированном ВСО \...*\.

Таким образом, в рамках выполнения данной диссертационной работы была решена актуальная и практически значимая научно-техническая задача повышения сигнализационной надежности современных периметровых ВСО и получены обладающие научной новизной результаты, позволяющие проводить модельные исследования, направленные на совершенствование тактико-технических характеристик (ТТХ) и способов рационального применения этих средств.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений.

В первой главе обосновывается актуальность создания автоматизированного ИРК для проведения полигонных испытаний ТСФЗ, а также необходимость развития и совершенствования программно-методической базы, регламентирующей проведение этих испытаний.

При этом задача исследования вопросов сигнализационной надежности ВСО сводится к проведению оценок ошибок первого и второго рода (ошибок работы классического «обнаружителя»), возникающих в процессе обнаружения ВСО фактов (попыток) преодоления участка обнаружения в условиях «мешающих» воздействий различных природно-климатических и индустриальных помеховых факторов.

Ошибку первого рода, характеризующую помехоустойчивость ВСО часто называют ложной тревогой (ложным срабатыванием). Соответственно, ошибку второго рода, характеризующую обнаружительную способность ВСО, называют пропуском события или «необнаружением».

При этом, вероятность ложного срабатывания коррелирует с вероятностью пропуска события (ошибки второго рода), т. к. чем более чувствительна система, тем больше опасных событий она детектирует и, следовательно, предотвращает.

В данной работе формализация задачи оптимизации сигнализационной надежности ВСО решается посредством задания определенного (достаточного высокого) уровня вероятности обнаружения нарушителя и увеличения средней наработки на ложную тревогу (минимизации л вероятности ложных тревог).

Исходя из проведенного в данной главе анализа наиболее часто используемых основных методов «успешного противодействия» помеховым факторам природно-климатического и индустриального происхождения, сделан вывод о том, что в настоящее время для оптимизации проведения исследований по повышению сигнализационной надежности ВСО весьма целесообразно применение методов математического моделирования полезных сигналов и помех.

Рациональное использование указанных методов должно быть направлено на реализацию возможностей по адаптации ВСО к изменяющейся (во времени и пространстве) физической среде, что, в свою очередь, должно позволить достичь более эффективной отработки и оптимизации алгоритмов обработки информации в каналах регистрации ВСО, существенно сократив сроки их полигонных испытаний и стоимость разработки в целом.

Проведенный патентный поиск и детальный анализ существующих методов и средств испытаний сигнально-заградительных ВСО выявил настоятельную необходимость автоматизации процесса оценивания реальных значений показателей их сигнализационной надежности с целью минимизации (вероятности обнаружения и средней наработки на ложную тревогу л.

весьма существенных временных затрат на сбор и обработку огромного объема статистических данных.

Во второй главе приведены основные результаты проведенной автором работы по созданию автоматизированного инструментально-измерительного комплекса.

В ходе работы было проведено обоснование состава, структуры и характеристик АИРК.

Исходя из …., были также разработаны соответствующие программа и методики проведения полномасштабных полигонных испытаний сигнально-заградительных ВСО.

Указанные методики были апробированы в условиях реальных испытаний сигнально заградительных ВСО на учебно-испытательном полигоне МИФИ.

С использованием указанных АИРК, программ и методик были выполнены оценки основных функциональных характеристик современных сигнально-заградительных ВСО и получены значимые практические результаты по оценке показателей сигнализационной надежности ВСО «Пигмалион-10», применяемого на важных государственных объектах.

В ходе проведения указанных испытаний был сделан вывод о целесообразности комплексирования элементов АИРК и ИКТСФЗ в единую автоматизированную систему управления (АСУ) испытаниями ВСО, с целью получения единого информационного пространства для проведения и обработки результатов исследований основных характеристик и показателей ВСО.

Третья глава посвящена разработке математической модели каналов регистрации и обработки сигнально-заградительных ВСО на примере ВСО «Пигмалион-10».

Исходя из результатов полигонных испытаний ВСО «Пигмалион-10», был проведен подробный анализ статистической структуры искажений, возникающих в каналах регистрации и обработки сигнально-заградительного ВСО «Пигмалион-10», в условиях воздействия реальных помех естественного и промышленного происхождения.

В четвертой главе … Глава 1. Постановка задачи 1.1 Роль и место исследований основных параметров технических средств физической защиты в повышении эффективности и надежности защиты периметров важных государственных объектов В настоящее время при решении задачи надежной защиты охраняемого объекта от преступных посягательств особое внимание уделяется качеству, надежности и функциональным возможностям ТСФЗ, устанавливаемых на объектах охраны.

При этом адекватный выбор ТСФЗ для оснащения объектов охраны затруднен рядом объективных обстоятельств:

– прежде всего, это выход на рынок большого количества предприятий, не имеющих опыта работы в данной области и соответствующей производственной базы;

– отсутствие развитой нормативной базы, регламентирующей требования, предъявляемые к продукции данного класса.

Эти обстоятельства приводят к появлению на рынке технологий безопасности изделий, не обладающих требуемыми характеристиками и не соответствующих объявленным параметрам. И, как следствие, - использование ТСФЗ несоответствующего качества, что ведет к снижению безопасности объектов.

В целях контроля и повышения качества ТСФЗ в различных министерствах и ведомствах проводятся испытания ТСФЗ на соответствие заявленным характеристикам. Кроме того, проводятся испытания ТСФЗ в целях сертификации, для чего созданы соответствующие испытательные лаборатории.

В связи с большим количеством представляемых на испытания образцов технических средств и возрастающим объемом проводимых испытаний, наиболее важной и актуальной задачей является создание автоматизированного ИРК для проведения полигонных испытаний ТСФЗ.

Помимо этого, для повышения качества и достоверности проводимых исследований необходимо дальнейшее развитие и совершенствование программно-методической базы, регламентирующей проведение испытаний.

1.2 Вибрационные средства обнаружения (ВСО). Сигнализационная надежность ВСО.

В настоящее время в целях эффективного противодействия вероятным угрозам противоправных действий (хищений и порчи уникального оборудования, съему конфиденциальной информации, диверсиям и прочим) достаточно широко применяются системы физической защиты (СФЗ).

В составе современных СФЗ, в качестве базовых, можно выделить технические средства, обеспечивающие процедуры санкционированного доступа на эти объекты, средства обнаружения и идентификации противоправных действий, а также средства сбора, обработки, отображения и передачи тревожных сообщений на соответствующие пульты управления, с последующей выдачей с них управляющих воздействий.

В целях оперативного и своевременного обнаружения противоправных действий, если позволяет обстановка, широко применяются периметровые средства обнаружения.

Особое, весьма значимое место в ряду современных периметровых средств обнаружения занимают вибрационные средства обнаружения (ВСО).

Они устанавливаются на различных заграждениях по периметрам охраняемых объектов (локальных зон) и осуществляют их сигнализационное блокирование [4*].

Основными тактико-техническими характеристиками ВСО, определяющими его сигнализационную надежность, являются вероятность обнаружения нарушителя и среднее время наработки на ложную тревогу л [2*].

Вероятность обнаружения ВСО характеризует его собственно обнаружительную способность, а средняя наработка на ложную тревогу – его помехоустойчивость [1*].

Исследования вопросов сигнализационной надежности ВСО интегрально могут быть сведены к проведению оценок ошибок первого и второго рода (ошибок работы классического «обнаружителя»), возникающих в процессе обнаружения ВСО фактов (попыток) преодоления участка обнаружения в условиях «мешающих» воздействий различных природно-климатических и индустриальных помеховых факторов.

Действительно, для определения значений и достаточно рассмотреть бинарную задачу л проверки статистических гипотез: и, где – нулевая гипотеза – «имеет место преодоление (попытка преодоления) сигнализационного рубежа», а – альтернативная гипотеза. Тогда,,…, из неизвестного совместного распределения и задавая рассмотрев выборку статистический критерий,, сопоставляющий каждой реализации выборки одну из имеющихся гипотез, получаем четыре ситуации:

1. Распределение выборки соответствует гипотезе, и она точно определена (т.е. произошло проникновение и оно обнаружено статистическим критерием, тогда ВСО);

2. Распределение выборки соответствует гипотезе, но она неверно отвергнута статистическим критерием, тогда (т.е. проникновения (попытки проникновения) не было, но оно обнаружено ВСО);

3. Распределение выборки соответствует гипотезе, и она точно определена статистическим критерием, тогда (т.е. проникновения (попытки проникновения) не было, и оно не обнаружено ВСО);

4. Распределение выборки соответствует гипотезе, но она неверно отвергнута (т.е.

статистическим критерием, тогда произошло проникновение (попытка проникновения) и оно не обнаружено ВСО).

В случае возникновения второй и четвертой ситуации говорят, что произошли статистические ошибки, и их называют ошибками первого и второго рода соответственно.

Как видно из выше приведенного определения, ошибки первого и второго рода являются взаимно-симметричными, то есть если поменять местами гипотезы и, то ошибки первого рода превратятся в ошибки второго рода и наоборот. Тем не менее, в большинстве практических ситуаций путаницы не происходит, поскольку принято считать, что нулевая гипотеза соответствует состоянию «по умолчанию» естественному (наиболее ожидаемому положению вещей). В нашем случае это то, что на охраняемом участке «все спокойно». Соответственно, альтернативная гипотеза обозначает противоположную ситуацию, которая обычно трактуется как менее вероятная, неординарная, требующая реакции.

С учётом этого ошибку первого рода часто называют ложной тревогой (ложным срабатыванием). Из-за возможности ложных срабатываний не удаётся полностью автоматизировать борьбу со многими видами угроз. Как правило, вероятность ложного срабатывания коррелирует с вероятностью пропуска события (ошибки второго рода). То есть, чем более чувствительна система, тем больше опасных событий она детектирует и, следовательно, предотвращает. Но при повышении чувствительности неизбежно вырастает и вероятность ложных срабатываний. Поэтому чересчур чувствительно настроенная система защиты может выродиться в свою противоположность и привести к тому, что побочный вред от неё будет превышать пользу.

Соответственно, ошибку второго рода называют пропуском события или «необнаружением».

Вероятность ошибки первого рода при проверке статистических гипотез называют уровнем значимости и обычно обозначают буквой, а вероятность ошибки второго рода, как правило, буквой. Однако с этой величиной тесно связана другая, имеющая большое статистическое значение – мощность критерия обнаружения. Она вычисляется по формуле 1. Таким образом, чем выше мощность, тем меньше вероятность совершить ошибку второго рода.

В нашем случае вероятность обнаружения нарушителя соответствует мощности критерия и вычисляется по формуле 1, а вероятность ложной тревоги соответствует уровню значимости, который с учетом задаваемого вида функции распределения интервалов между ложными срабатываниями (тревогами) полностью определяет величину средней наработки на ложную тревогу л.

Обе эти характеристики могут быть определены с помощью так называемой функции мощности критерия обнаружения. В частности, вероятность ошибки первого рода есть функция мощности, вычисленная при нулевой гипотезе. Для критериев, основанных на выборке фиксированного объема, вероятность ошибки второго рода есть единица минус функция мощности, вычисленная в предположении, что распределение наблюдений соответствует альтернативной гипотезе.

В повседневной практике применения ВСО приходится идти на компромисс между приемлемым уровнем ошибок первого и второго рода. Зачастую для принятия решения используется пороговое значение, которое может варьироваться с целью сделать оценку более строгой или, наоборот, более мягкой. Этим пороговым значением является уровень значимости, которым задаются при проверке статистических гипотез. Иными словами повышение чувствительности ВСО приведёт к увеличению риска ошибки первого рода (ложная тревога), а понижение – к увеличению риска ошибки второго рода (пропуск нарушителя).

Исходя из главной задачи любого технического средства обнаружения противоправных действий – надежного обнаружения этих действий, задачу оптимизации сигнализационной надежности ВСО целесообразно решать посредством задания определенного (достаточного высокого) уровня вероятности обнаружения нарушителя и увеличения средней наработки на ложную тревогу (минимизации вероятности ложных тревог).

л Накопленный практической опыт полигонных испытаний современных ВСО позволяет 0,95 и 720 ч в утверждать, что декларируемые многими производителями значения л реальных условиях эксплуатации зачастую не подтверждаются.

Основными причинами отклонения (снижения) реальных значений показателей сигнализационной надежности ВСО, и, в первую очередь, – значений от заявленных, являются л помеховые факторы природно-климатического и индустриального происхождения, а также погрешности установки этих ВСО. При этом наиболее значимыми потенциальными источниками ложных тревог являются [5,6]:

- сильный ветер (свыше 5,7 м/с) и дождь (свыше 10 мм/ч), а также град, пылевые бури;

- автомобильный, железнодорожный, авиационный (при малой высоте) транспорт.

При «интегрировании» всех помеховых факторов в течение длительного времени (например, года), как показывает практика, помехоустойчивость ВСО главным образом определяется его способностью противостоять действию именно ветра (особенно в совокупности с дождем) – круглогодичной и повсеместной помехи [7,8].

Проблеме повышения сигнализационной надежности ВСО посредством «успешного противодействия» указанным факторам посвящено множество работ [9-11]. В интегральном виде в качестве основных методов этого противодействия предлагаются следующие:

1. Коррекция чувствительности анализатора.

Очевидно, что самый простой путь – использовать дополнительное внешнее устройство, регистрирующее погодные условия, и с его помощью корректировать чувствительность ВСО.

Примером такого устройства может служить специализированная метеостанция, устанавливаемая непосредственно на охраняемом периметре, регистрирующая скорость и направление ветра, а также измеряющая шумы, создаваемые осадками (дождь, град или снег) и, в результате, формирующая управляющие сигналы, которые корректируют чувствительность ВСО. Однако практическое использование этого метода, с одной стороны, связано с дополнительными затратами, а с другой – не решает «проблему индустриальных помех».

2. Фильтрация помеховых сигналов.

Суть этого метода заключается в обеспечении необходимой помехоустойчивости ВСО в условиях интенсивного дождя или сильного ветра посредством отделения спектра сигнала вторжения от спектра шумовых сигналов. Для этого, как правило, используются так называемые сменные фильтры, которые можно подобрать под частотный отклик конкретного ограждения, на котором размещен чувствительный элемент (ЧЭ) ВСО.

Однако подбор оптимальных фильтров требует заметных трудозатрат: необходимы процедура определения спектра атмосферных воздействий для конкретной ограды, оценка параметров оптимального фильтра и, наконец, процедура изготовления специальных фильтров и их замены.

3. Корреляционная обработка сигналов.

Одним из наиболее действенных средств снижения вероятности ложных тревог является метод сравнения сигналов сенсорных кабелей из соседних участков. Если ЧЭ из соседних участков блокирования выдают взаимно коррелированные сигналы в течение заданного интервала времени, то такие сигналы игнорируются. Этот режим позволяет существенно снизить появление сигнала тревоги при массированном воздействии атмосферных факторов (дождь, ветер, гроза) на протяженный участок периметра.

4. Адаптация алгоритмов обработки сигналов.

В традиционных схемах обработки сигналов для обнаружения ВСО "продолжительного" вторжения используется схема электронного интегратора с постоянной времени, составляющей несколько секунд. В этой стандартной пороговой схеме при настройке ВСО задается лишь один параметр – чувствительность.

В ВСО, использующих адаптивные алгоритмы обработки сигналов, предлагается более широкий выбор регулируемых параметров. Так, например, для канала "продолжительного" вторжения (канала "перелаза") предусматриваются настройки таких параметров, как временное окно и время затухания. В этом случае при обработке не просто интегрируется сигнал, а обеспечивается сравнение сигнала от ЧЭ, усредненного за период предыдущего временного окна, с сигналом, усредненным за период следующего временного окна. Это позволяет задавать "плавающий" фоновый уровень, учитывающий шумовое воздействие окружающей среды. В результате удается несколько повысить помехозащищенность системы без снижения реальной чувствительности.

Параметр затухания определяет, с какой скоростью уровень сигнала, регистрируемого блоком обработки ВСО, возвращается к фоновому значению. Данный параметр позволяет скомпенсировать неизбежные прерывания активности нарушителя при "продолжительном" преодолении ограды, например, при вторжении с помощью лестницы.

Кроме того, иногда используются такие параметры, как пороговое значение отдельного регистрируемого события, временное окно, количество событий, а также время блокировки, в течение которого ВСО не реагирует на превышение порогового значения сигнала ЧЭ.

Однако практическая реализация двух последних методов приводит к существенному удорожанию собственно ВСО, а также его установки и настройки. Кроме того эта реализация также связана с существенными временными затратами и необходимостью проведения значительных серий длительных полигонных испытаний.

Исходя из вышеизложенного, следует вывод о том, что в настоящее время для оптимизации проведения исследований по повышению сигнализационной надежности ВСО весьма целесообразно применение методов математического моделирования полезных сигналов и помех.

Рациональное использование методов математического моделирования полезных сигналов и помех позволит, по-видимому, достигнуть эффективной отработки и оптимизации алгоритмов обработки информации в каналах регистрации ВСО, существенно сократив сроки испытаний и стоимость разработки в целом.

Разработка таких моделей должна вестись, исходя из адекватного физического представления сигналов и помех, соответствующего экспериментальным данным. В частности, в работе [4] показана возможность представления полотна витого сеточного заграждения, на котором установлен ЧЭ, в виде упругой мембраны, а столбов – в виде упругих стержней, колеблющихся в основном на собственных частотах. Это дает возможность прогнозировать основные (резонансные) частоты заграждений, определять оптимальный диапазон регистрируемых частот блоком электронным ВСО. Имеется возможность расширить спектр возможных математических моделей заграждений (сред распространения сигналов), а также выявить информативные особенности ПС и помех.

Однако с целью получения более эффективных результатов по повышению сигнализационной надежности ВСО представляется целесообразным выполнять математическое моделирование функционирования в целом "сигнализационно-заградительного" ВСО на фоне полезных сигналов и помех.

Для этого необходимо обеспечить:

- набор статистически устойчивых информационных признаков различения нарушителей и помеховых факторов, полезных сигналов и помех, выбор устойчивых правил (действий), методов по повышению «контрастности» обнаружения нарушителей на фоне шума (помех), снижению действия последних;

- набор технических решений по увеличению амплитуды, времени и других информационных параметров сигналов при действии нарушителя в зоне обнаружения;

- оптимальную совокупность устойчивых, взаимозависимых «цепочек» частных решений, приводящих к выдаче окончательного решения «да»/«нет» («нарушитель»/«помеха»);

- учет априорных вероятностей появления различных нарушителей (помех) на рубеже охраны, в разных климатических и метеорологических условиях;

- реализацию возможностей по адаптации, самообучению ВСО к изменяющейся (во времени и пространстве) физической среде.

1.3 Анализ существующих методов и средств испытаний сигнально-заградительных ВСО. Полигонные испытания. Патентный поиск.

1.3.1 Виды испытаний Испытания ТСО, систем и комплексов на их основе проводятся для экспериментального определения количественных и (или) качественных характеристик (свойств) объекта испытаний как результат воздействия на него при функционировании, моделировании объекта и (или) воздействии на него.

В настоящее время проводится совершенствование системы испытаний ТСО, систем и комплексов на их основе. Чтобы определить пути совершенствования необходимо рассмотреть существующую систему испытаний ТСО, систем и комплексов на их основе.

На сегодняшний день ТСО, системы и комплексы на их основе, подвергаются испытаниям, которые классифицируются по следующим признакам:

– по степени отработки испытательного образца и освоения его серийным производством;

– по целям;

– по категориям (виду);

– по назначению;

– по продолжительности и степени интенсивности.

По степени отработки испытательного образца и освоения его серийным производством проводятся испытания опытных образцов и испытания серийных образцов (испытания готовой продукции).

В зависимости от целей испытаний проводятся исследовательские, контрольные и сравнительные испытания.

В процессе исследовательских испытаний оценивают работоспособность, правильность конструкторского решения, определяют возможные характеристики, выясняют закономерности и тенденции изменения параметров ТСО, систем и комплексов на их основе. Результатами таких испытаний являются:

– уточнение значения указанных характеристик и показателей;

– построение математической модели функционирования изделия (оценки параметров математической модели);

– отбор существенных факторов, влияющих на показатели качества функционирования.

Контрольным испытаниям подвергают опытные образцы ТСО для определения качества продукции ТСО на соответствие техническим условиям (ТУ).

В результате таких испытаний полученные данные сопоставляются с данными, установленными в технических условиях.

Целью проведения сравнительных испытаний является определение лучших образцов однородной продукции.

По виду проводимые испытания подразделяются на:

– государственные (приемочные) испытания;

– межведомственные (приемочные) испытания;

– приемосдаточные (контрольные) испытания;

– предварительные (контрольные) испытания;

– периодические (контрольные) испытания;

– типовые (контрольные) испытания;

– сертификационные (контрольные) испытания.

По назначению проводятся испытания определительные и оценочные. Применительно к целям определительные и оценочные испытания относятся к исследовательским испытаниям.

Определительные испытания проводятся с целью нахождения значений одной или нескольких величин с заданной точностью и достоверностью.

Оценочные испытания проводятся для установления факта годности испытательного образца, при этом определяется, удовлетворяет ли испытываемый образец установленным требованиям НТД или нет.

По продолжительности и степени интенсивности испытания подразделяют на:

– нормальные испытания;

– ускоренные испытания;

– сокращенные испытания;

– форсированные.

Нормальные испытания проводятся в реальном масштабе времени, в условиях обеспечения получения в необходимом объеме информации о показателях надежности испытываемого образца.

Ускоренные испытания проводятся за более короткий срок и обеспечивают получение необходимой информации о качестве испытываемого образца.

Сокращенные испытания проводят по сокращенным программам.

Форсированные испытания — ускоренные испытания, при проведении которых ускорение достигается за счет форсирования (ужесточения) режимов работы аппаратуры и (или) уровня внешних воздействующих факторов.

1.3.2 Классификация методов испытаний Применительно к методам испытаний ТСО, систем и комплексов на их основе используются следующие опытно-теоретические методы:

- сравнения;

- логико-информационный;

- расчетный;

- инструментальный;

- инструментально-расчетный, - экспериментальный;

- расчетно-экспериментальный;

- экспертных оценок;

- комбинированный.

Метод сравнения используют с целью проверки соответствия принятых решений требованиям руководящих документов и НТД. Этот метод предусматривает выявление возможных расхождений (отклонений) между значениями определенных количественных и качественных показателей.

Логико-информационный метод является общим методом анализа и используется для контроля систем и комплексов в целях оценки и проверки обоснованности принятых решений.

Расчетный метод предусматривает определение контролируемых показателей (проверку установленных норм, требований) расчетным путем. Расчетный метод используется, в основном, для предварительной оценки показателей на этапе подготовки исходных данных для проведения контроля с применением технических средств.

Инструментальный метод предусматривает определение контролируемых показателей непосредственно по результатам прямых измерений нормируемых показателей аппаратурой контроля.

Инструментально-расчетный метод предусматривает определение контролируемых показателей расчетным путем по результатам измерений (регистрации) нормируемых показателей систем и комплексов.

Экспериментальный метод предусматривает определение контролируемых показателей при помощи реализации всего комплекса воздействующих факторов, предусмотренных технической документацией на изделие, в полном объеме.

Расчетно-экспериментальный метод предусматривает определение контролируемых показателей посредством линейного пересчета на натурный случай результатов реакции ТСО на тестовые воздействия.

Метод экспертных оценок предусматривает определение контролируемых показателей с помощью проведения экспертами аналогий с существующими изделиями.

Комбинированный метод — комбинация любых перечисленных выше методов.

1.3.3 Испытания готовой продукции Испытания готовой продукции подразделяют на:

- квалификационные;

- приемосдаточные;

- периодические;

- типовые;

- инспекционные;

- сертификационные.

Квалификационные испытания проводят в следующих случаях:

- при оценке готовности предприятия к выпуску конкретной продукции, в случае если изготовители опытных образцов и серийной продукции разные;

- при постановке на производство продукции по лицензиям и продукции, освоенной на другом предприятии.

В остальных случаях необходимость проведения квалификационных испытаний устанавливает приемочная комиссия. Испытаниям подвергают образцы из установочной (первой промышленной партии), а также первые образцы продукции, выпускаемой по лицензиям и освоенной на другом предприятии. В состав этих испытаний включают все виды испытаний, предусмотренных в НТД.

Приемосдаточные испытания проводят для принятия решения о пригодности продукции к поставке или ее использованию.

Периодические испытания проводятся для испытания продукции установившегося серийного (массового) производства, с целью:

- периодического контроля качества изделий;

- контроля стабильности технологического процесса в период между очередными испытаниями;

- подтверждения возможности продолжения изготовления изделий по действующей документации;

- подтверждения уровня качества изделия, выпущенного в течение контролируемого периода;

- подтверждения эффективности методов испытаний, применяемых при приемочном контроле.

Типовые испытания — контроль однотипной продукции по единой методике. Проводятся для оценки эффективности и целесообразности изменений, вносимых в конструкцию или технологический процесс производства. Испытаниям подвергают образцы выпускаемой продукции, в конструкцию или технологический процесс изготовления которых внесены изменения.

Инспекционные испытания — это особый вид контрольных испытаний. Их осуществляют выборочно с целью проверки стабильности качества образцов готовой продукции и продукции, находящийся в эксплуатации.

Сертификационные испытания — элемент системы мероприятий, направленных на подтверждение соответствия фактических характеристик изделия требованиям НТД.

Сертификационные испытания, как правило, проводят независимые от производителя испытательные центры. По результатам испытаний выдается сертификат или знак соответствия изделия требованиям НТД.

Сертификация предполагает взаимное признание результатов испытаний поставщиком и потребителем. Программы и методики испытаний устанавливают в сертификационной документации и указывают в положении по сертификации данного изделия с учетом особенностей его изготовления.

Сертификационные испытания в большинстве случаев проводятся для оценки соответствия функциональных показателей условиям эксплуатации, способности к воздействию внешних факторов. Внешние воздействующие факторы (ВВФ) во многом определяют требования к безопасности продукции и поэтому обычно оцениваются в рамках обязательной сертификации.

Надежность, как основное потребительское свойство изделия играет существенную роль в конкурентоспособности на рынке.

В зависимости от характера воздействия на изделия все ВВФ делятся на классы:

– механические;

– климатические;

– и другие (природные, биологические, радиационные, электромагнитных полей).

Испытание на климатические воздействия проводят для проверки способности изделий выполнять свои функции, сохранять параметры и (или) внешний вид в пределах установленных норм при воздействии и после него.

По уровню проведения они делятся на:

– простые;

– составные;

– комбинированные.

Простые испытания обычно проводятся как на отдельных выборках изделий, так и последовательно на одной выборке. Испытания, проводимые последовательно на одной выборке, не являются составными, так как интервал следования одного испытания за другим при этом не играет важной роли и не оговаривается.

При составных испытаниях изделие подвергается воздействию различных факторов в определенной последовательности.

При комбинированных испытаниях изделие подвергается одновременному воздействию нескольких факторов.

Составные и комбинированные испытания целесообразны в случаях, если эффект совместного воздействия ВВФ нельзя оценить по данным изолированных воздействий.

Структуры систем испытаний опытного образца и серийных образцов ТСО представлены на рисунках ***, ***.

1.3.4 Методы и средства испытаний СО Для определения соответствия базовых значений оцениваемых параметров СО, приводящихся в ТТЗ и (или) эксплуатационной документации (ЭД), и оценки соответствия СО требованиям по назначению и другим требованиям нормативно-технических документов (НТД), регламентирующих основные характеристики СО, средства обнаружения подлежат испытаниям, включающим следующие группы проверок:

– проверки, связанные с возможностью средства обнаруживать нарушителя;

– проверка времени наработки на ложное срабатывание;

– проверки функциональных возможностей СО;

– проверки соответствия временным ограничениям (время готовности, время выдачи различных сигналов, время автономной работы от резервного источника питания и пр.);

– инструментальные проверки параметров СО;

– проверки на устойчивость к внешним воздействующим факторам;

– прочие проверки.

Испытания, связанные с проверкой обнаружительной способности СО.

Испытания проводят в условиях, обеспечивающих оценку возможности совместного функционирования испытываемых СО с другими СО, входящими в интегрированный комплекс средств физической защиты объектов.

Для проведения обнаружительных проверок применяются экспериментальный и расчетно экспериментальный методы. Испытания СО проводят по схеме многократного повторения проверок при одних и тех же условиях процесса функционирования СО.

Условия испытаний должны максимально соответствовать условиям реальной эксплуатации с учетом специфики функционирования охраняемых объектов, если они не установлены для отдельных методов испытаний.

Требуемое количество проверок устанавливается методами математической статистики с учетом точности и достоверности оценок показателей и характеристик СО, заданных в ТТ.

В соответствии с целями испытаний имитируются преодоление зоны обнаружения СО или калиброванные воздействия, которые должны вызывать сигнал «Тревога». Имитацию преодоления зоны обнаружения проводит испытатель, физические параметры которого по возможности максимально совпадают с параметрами типового нарушителя, приведенными в таблице ***.

Таблица *** – Основные параметры типового нарушителя Наименование параметра Значение параметра Допустимое отклонение Вес, кг Рост, см Средний поперечный размер, см Диэлектрическая проницаемость, Ф/м Сопротивление кожного 1 - 500 покрова, кОм Одежда Хлопчатобумажная полевая форма Определение вероятности обнаружения.

Для определения вероятности обнаружения нарушителя составляется план испытаний, включающий контрольное число пересечений зоны обнаружения nк, рассчитываемое по формуле:

0,25 (2m к 2) 0,5(m к 1), nк (*.*.*) 2(1 Pобн ) ТЗ где:

ТЗ – заданная в ТТЗ вероятность обнаружения, обн – риск заказчика, заданный в ТТЗ.

При отсутствии в ТТЗ, значения его выбирается из ряда 0,05, 0,1, 0,15, 0,2.

Если в ТТЗ задана доверительная вероятность, то значение риска заказчика ;

2 2 – квантиль распределения Пирсона при уровне значимости и числе степеней свободы 2 2 (таблица ***).

– допустимые числа пропусков нарушителей (отсутствие сигналов срабатывания при 1, 2, 3, … и т.д.

пересечении) Значения округляются в сторону увеличения до ближайшего целого числа.

2 Таблица *** – Справочные значения квантилей 2 2 при 2 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0, 2 5,991 4,605 3,819 3,219 2,773 2,408 2,112 1, 4 9,488 7,779 6,774 5,989 5,385 4,878 4,452 4, 6 12,592 10,645 9,478 8,558 7,841 7,231 6,711 6, 8 15,507 13,362 12,062 11,030 10,219 9,524 8,927 8, 10 18,307 15,987 14,571 13,442 12,549 11,781 11,116 10, 12 21,026 18,549 17,028 15,812 14,845 14,011 13,286 12, 14 23,685 21,064 19,448 18,151 17,117 16,222 15,442 14, 16 26,296 23,542 21,836 20,465 19,369 18,418 17,587 16, 18 28,869 25,989 24,200 22,760 21,605 20,601 19,720 18, 20 31,410 28,412 26,544 25,038 23,828 22,775 21,850 20, 22 33,924 30,813 28,870 27,301 26,039 24,939 23,972 23, 24 36,415 33,196 31,181 29,553 28,241 27,096 26,088 25, 26 38,885 35,563 33,480 31,795 30,434 29,246 28,198 27, 28 41,337 37,916 35,767 34,027 32,620 31,391 30,306 29, 30 43,773 40,256 38,043 36,250 34,800 33,530 32,408 31, 32 46,194 42,585 40,311 38,466 36,951 35,665 34,508 33, Планы испытаний строятся по форме (таблица ***).

Таблица *** – План испытаний mк 0 1 2 3 4 5 и т.д.

nк ТЗ Планы испытаний при проверке вероятности обнаружения зависят от значений и.

обн Минимальное контрольное число пересечений зоны обнаружения должно быть не менее 500.

Максимальное контрольное число пересечений зоны обнаружения устанавливается комиссией по проведению испытаний.

Результаты испытаний оформляются таблицей (таблица ***).

Таблица *** – Количество выданных сигналов срабатывания и пропусков нарушителя Интервалы зоны обнаружения Общее число Скорости невыдачи пересечений пересечения 0-X X-2X... (J-1)X-JX сигнала зоны обнаружения, зоны срабатывания, обнаружения n1Vi m1Vi n2Vi m2Vi njVi mjVi nJVi mJVi n m V V V где:

njVi - число пересечений j-го интервала зоны обнаружения со скоростью Vi;

mjVi - число отсутствий выдачи сигналов срабатывания при пересечении j-го интервала зоны обнаружения со скоростью Vi;

X - размер участка зоны обнаружения;

J - число интервалов;

3 J n jVi, (*.*.*) n i 1 j 3 J m m jVi. (*.*.*) i 1 j После выполнения минимального контрольного числа пересечений зоны обнаружения полученное значение сравнивается с заданным в плане испытаний значением mк.

а) Если выполняется условие, нижняя доверительная граница вероятности ТЗ обнаружения обн.

обн Нижняя доверительная граница вероятности обнаружения по результатам испытаний вычисляется из выражения:

Робн 1., (*.*.*) 2n m 1 0,5 (2m 2) Значения квантилей (2m 2) и Робн являются справочными, при этом значение mк заменяется значением m.

б) Если выполняется условие m mк, – контрольные пересечения зоны обнаружения продолжаются в соответствии с планом испытаний при m mк.

При достижении nк значения, заданного в плане испытаний, полученное значение m сравнивается с заданным в плане испытаний mк.

Если выполняется условие m mк, необходимо руководствоваться требованиями п.п. а).

Если выполняется условие m mк, следует продолжить контрольные пересечения зоны обнаружения в соответствии с требованиями п.п. б).

Испытания по настоящему пункту продолжаются до выполнения условия m mк.

Если для продолжения испытаний по настоящему пункту необходимо сделать nк nк max контрольных пересечений, то испытания прекращаются и по формуле (*.*.*) определяется Робн для конкретного способа пересечений зоны обнаружения, при этом за n принимается общее число сделанных конкретным способом пересечений, а за m соответствующее n число невыдач сигналов срабатывания.

Испытания на время наработки на ложное срабатывание.

Испытания проводятся в условиях, максимально приближенных к условиям функционирования охраняемых объектов.

Для определения времени наработки на ложное срабатывание используется расчетно экспериментальный метод.

Испытания проводятся по плану испытаний, приводящемуся по форме, указанной в таблице ***, представляющий собой контрольные наработки опытного образца.

Таблица *** – План испытаний mк 0 1 2 3 4 5 6 7 и т.д.

tк Опытный образец включается в режим круглосуточной работы, при этом:

– через каждые 8ч проводится дистанционная проверка работоспособности опытного образца в соответствии с требованиями ЭД;

– два раза в сутки проводится контрольное пересечение зоны обнаружения, в соответствии с требованиями на разрабатываемый образец, с фиксацией правильной выдачи сигналов срабатывания;

– фиксируются все действия испытателей с опытным образцом, метеорологические условия, состояния на участках зон обнаружения образца, перерывы в работе образца, время выдачи сигналов образца с указанием выявленных или предполагаемых причин.

Определение времени наработки на ложное срабатывание.

Для определения времени наработки на ложное срабатывание по формуле (*.*.*) рассчитываются контрольные наработки tк образца при заданном допустимом количестве ложных сигналов срабатывания mк=0,1,2,....

Т ЛCТЗ (2mђ 2), t к (*.*.*) 2N где:

N - количество опытных образцов, подвергнутых проверке на наработку на ложное срабатывание;

Тлс тз - заданное в ТТЗ значение наработки на ложное срабатывание;

- риск заказчика, заданный в ТТЗ.

Значения ( 2 m 2) определяется по таблице ***.

Максимальная наработка tкmax опытного образца устанавливается комиссией по проведению испытаний, исходя из реальных возможностей их проведения.

В соответствии с планом испытаний проводится максимально необходимая наработка опытного образца (при mк= 0).

Результаты испытаний опытного образца оформляются по таблице ***.

Таблица *** – Результаты испытаний Характеристика Время наработки образца при Количество ложных сигналов Вид помехи помехи i-ом виде помехи, ti срабатывания при i-ом виде помехи, mi 1. Без помех 2................

3................

Суммарная фактическая наработка каждого опытного образца определяется по формуле:

ti t (*.*.*) Суммарное число срабатываний всех опытных образцов определяется по формуле:

m mi1 mi 2 mi 3..., (*.*.*) где:

mi1, mi2, mi3... - суммарные количества ложных сигналов срабатывания первого, второго, третьего и т.д. образцов.

Полученное значение m сравнивается с заданным в ТТЗ значением mk.

а) Если выполняется условие m mk,то нижняя доверительная граница наработки на ложное срабатывание не ниже заданного в ТТЗ значения, т.е. ТлсТлс.тз. При этом испытания прекращаются и, при необходимости, определяется полученное в ходе испытаний значения нижней доверительной границы:

2 Nt Т лс.

( 2 m 2 ) (*.*.*) Значение ( 2 m 2 ) приведено в таблице 2.4.2.

б) Если выполняется условие m mk, то продолжается проведение наработок опытного образца в соответствии с планом контроля для значения mk m.

При достижении t значения, предусмотренного планом испытаний, полученное значение m сравнивается с заданным mk.

Если выполняется условие m mk, необходимо руководствоваться требованиями подпункта а).

Если выполняется условие m mk, следует продолжить проведение наработки опытного образца в соответствии с требованиями настоящего подпункта.

Наработка по требованиям настоящего подпункта продолжается до выполнения условия m mk.

Если для продолжения наработки опытного образца необходимо выполнить условие tk tk max, испытания прекращаются и по формуле (2.4.8) определяется Тлс, при этом за t принимается суммарная фактическая наработка опытного образца при испытаниях, а за m - суммарное число ложных сигналов срабатывания опытного образца.

Испытания функциональных возможностей.

Испытания функциональных возможностей проводится экспериментальным или логико информационным методом, при этом анализируется ЭД на наличие схемных и конструктивных решений, достаточных для обеспечения выполнения заданных возможностей и/или проводится подтверждающий эксперимент.

Проверки соответствия временным ограничениям.

Средства испытаний: Цифровой секундомер, имитатор воздействия, другое оборудование при необходимости.

Проведение испытаний: Измерения проводятся методом хронометрирования с засечкой времени с помощью секундомера от момента воздействия на СО до необходимой реакции системы.

Инструментальные проверки параметров СО.

Определение максимальных и минимальных значений силы постоянного и переменного тока, проходящего через контакты СО.

Средства испытаний: источник питания, миллиамперметр, амперметр, (мультиметр).

Диапазон измерения силы тока: 0,01А – 10А.

Определение значения силы тока проводится инструментальным (путем прямого измерение силы тока) или инструментально-расчетным методом.

Электрические цепи, подлежащие испытаниям, точки подключения испытательного оборудования устанавливают в соответствии с техническими условиями на СО конкретных типов.

Целью поведения испытаний является: оценка работоспособности СО при установленных значениях силы постоянного и переменного тока в цепях питания;

определение силы тока, протекающего через контакты в различных режимах работы СО.

При проверке работоспособности СО при установленном значении силы тока осуществляются контрольные пересечения зоны обнаружения СО или имитация воздействия нарушителя. Проверка работоспособности СО возможна проведением дистанционного контроля, если такая проверка предусмотрена отдельными методами испытаний.

Определение максимального и минимального значения подаваемого на контакты СО напряжения постоянного и переменного тока.

Средства испытаний: вольтметр, мультиметр. Диапазон измерения напряжения: 0 – 150В.

Определение значения напряжения проводится инструментальным (путем прямого измерение напряжения) или инструментально-расчетным методом.

Электрические цепи, подлежащие испытаниям, точки подключения испытательного оборудования устанавливают в соответствии с техническими условиями на СО конкретных типов.

Целью поведения испытаний является: оценка работоспособности СО при установленных значениях напряжения питания постоянного и переменного тока;

определение напряжения на контактах СО в различных режимах его работы.

При проверке работоспособности СО при установленном значении напряжения осуществляются контрольные пересечения зоны обнаружения СО или имитация воздействия нарушителя. Проверка работоспособности СО возможна с помощью дистанционного контроля, если такая проверка предусмотрена отдельными методами испытаний.

Определение выходного сопротивление информационных каналов СО при замкнутых и разомкнутых контактах.

Средства испытаний: вольтметр, мультиметр, резистор, миллиамперметр. Диапазон измерения напряжения: 0 – 150В.

Определение выходного сопротивления проводится инструментально-расчетным методом.

Значения сопротивления определяются для «Дежурного режима» и режима «Тревога». В случае наличия у СО возможности отображать другие состояния – в соответствующих режимах.

Для СО с нормально замкнутыми состояниями, при осуществлении измерений в этом состоянии, подается ток, соответствующий «Дежурному режиму» или режиму «Норма».

Испытания выходного сопротивления проводятся следующим образом:

– измеряется напряжение U1 в информационной цепи между заданными контактами;

– между этими же контактами подключается нагрузочный резистор с известным сопротивлением RН;

– измеряется напряжение U2 в информационной цепи между этими же контактами после подключения нагрузочного резистора с сопротивлением RН.

– выходное сопротивление информационной цепи RВЫХ определяется по формуле:

U1 U RВЫХ Rн. (*.*.*) U Определение амплитуды импульсов напряжения управляющих и цифровых информационных сигналов.

Средства испытаний: осциллограф.

Определение амплитуды импульсов напряжения управляющих и цифровых информационных сигналов проводится инструментальным методом.

Электрические цепи, подлежащие испытаниям, точки подключения испытательного оборудования устанавливают в соответствии с техническими условиями на СО конкретных типов.

Испытания проводятся инструментальным методом.

При проведении испытаний на СО последовательно подаются управляющие информационные сигналы. С помощью осциллографа осуществляется измерение амплитуды управляющих импульсов и проверяется наличие правильности индикации на пульте ССОИ состояний СО, соответствующих каждому сигналу.

Определение значений параметров потенциальных входов.

Средства испытаний: вольтметр, (мультиметр), резистор, миллиамперметр, частотомер, осциллограф.

Определение значений параметров потенциальных входов проводится инструментальным и/или инструментально-расчетным методом.

Электрические цепи, подлежащие испытаниям, точки подключения испытательного оборудования устанавливают в соответствии с техническими условиями на СО конкретных типов.

При проведении испытаний, на потенциальные входы электронных блоков, сопряженных с ЧЭ СО, последовательно подаются сигналы с заданными в конструкторской документации параметрами. Одновременно осуществляется измерение параметров поданных сигналов и проверяется наличие правильности индикации на пульте ССОИ состояний СО, соответствующих каждому сигналу.

Определение длительности информационных сигналов СО с релейным выходом.

Средства испытаний: осциллограф.

Определение длительности информационных сигналов СО с релейным выходом осуществляется инструментальным и методом.

Электрические цепи, подлежащие испытаниям, точки подключения испытательного оборудования устанавливают в соответствии с техническими условиями на СО конкретных типов.

При проведении испытаний осуществляются имитирующие воздействия, вызывающие соответствующие тревожные сигналы от средства обнаружения. С помощью осциллографа осуществляется измерение длительности полученных сигналов и проверяется наличие правильности индикации на пульте ССОИ состояний СО, соответствующих каждому сигналу.

Определение потребляемой мощности СО.

Средства испытаний: вольтметр, (мультиметр), амперметр (миллиамперметр).

Определение значения потребляемой мощности СО проводится инструментально расчетным методом.

Электрические цепи, подлежащие испытаниям, точки подключения испытательного оборудования устанавливают в технических условиях на СО конкретных типов.

Проверка потребляемой аппаратурой СО мощности проводится путем измерения выходного напряжения Uвых.ип источника питания, питающего аппаратуру СО в дежурном режиме, и тока Iвх во входной цепи питания. Потребляемая мощность, вычисляется по формуле:

Рпотр = Uвых.ип·Iвх. (*.*.*) Испытания на устойчивость к внешним воздействующим факторам.

Испытания СО на устойчивость к внешним воздействующим факторам (ВВФ) проводят в соответствии с [2-3] с применением соответствующих методов испытаний по [4-9].

1.4 Общие технические требования к периметровым средствам обнаружения Согласно «Технические средства физической защиты. Технические средства охраны.

Общие тактико-технические требования. Номенклатура показателей (параметров), подлежащих обязательной проверке при сертификации» к периметровым средствам обнаружения (ПСО) предъявляются следующие требования [12]:

– Периметровые СО, предназначенные для использования в СФЗ, должны соответствовать требованиям ОСТ В95 2659.

– Электропитание периметровых СО должно осуществляться от сети постоянного тока с номинальным напряжением 12 или 24 В и должны быть работоспособны при допустимых отклонениях напряжения питания от минус 15 до плюс 10% от номинального значения.

Аппаратура периметровых СО должна допускать возможность заземления любого полюса источника электропитания.

– Робн периметровых СО (с указанием модели нарушителя и способов преодоления) должна быть не менее 0,95 при доверительной вероятности 0,9. Значения Робн. должны выбираться из ряда по ОСТ В95 2446.

– Тлс должна быть не менее 1000 часов при доверительной вероятности 0,9.

– Время готовности (время установления рабочего режима) СО после включения электропитания должно быть не более 3 минут.

– Периметровые СО должны сохранять работоспособность в условиях воздействия следующих помеховых факторов:

а) воздействие снежного покрова высотой до 1 м;

б) воздействие травяного покрова высотой до 1 м;

в) воздействие дождя, снега и града с интенсивностью до 40 мм/ч в пересчете на воду;

г) воздействие снежных, песчаных бурь;

д) воздействие инея, гололеда с толщиной стенки до 5 мм (при скорости ветра до 10 м/с);

е) воздействие грозы с параметрами электромагнитных наводок: фронт волны - до 1 мс, количество разрядов - до 5, период следования разрядов - до 10 с, длина волны разряда - до мкс, пиковое напряжение - до 3,5 кВ;

ж) сейсмоакустические помехи от гроз;

з) воздействие на аппаратуру линии электропередач с напряжением до 500 кВ на расстоянии не менее 200 м, если иное не оговорено в ТЗ.

– Средняя наработка на отказ должна быть не менее 15000 часов.

Выводы Таким образом, анализ существующих методов и средств испытаний ТСО позволил определить целесообразность использования ИРК для проведения испытаний готовой продукции и требования к комплексу ТС для создания макета ИРК, а также определить методы оценки результатов испытаний ВСО.

Полученные результаты использованы при разработке типовой методики проведения полигонных испытаний вибрационно-чувствительных средств обнаружения (Приложение А*).

Глава 2. Обоснование технического облика автоматизированного измерительно-регистрирующего комплекса (АИРК) 2.1 Обоснование состава, структуры и характеристик разработанного АИРК 2.1.1 Разработка концепции и методики построения макета АИРК На основании проведенного анализа основных тактико-технических характеристик периметровых ВСО, методов и средств их испытаний, с учетом их функциональных особенностей, внешних воздействующих факторов, вызванных климатическими условиями, были определены основные параметры и характеристики ТСО рассматриваемой группы однородной продукции, которые позволяют провести уточнение диапазонов измерений и регистрации параметров ВСО для разрабатываемого тракта шлейфов сигнализации макета АИРК.

Патентный поиск показал, что в настоящее время не существует полноценного измерительно-регистрирующего комплекса, позволяющего проводить испытания всей номенклатуры технических средств физической защиты. Поэтому целесообразно рассмотреть оборудование общего назначения, пригодное для измерения параметров ТСО, систем и комплексов на их основе, раздельно, по типам контрольно-измерительной аппаратуры.

Для повышения эффективности проведения испытаний ВСО в лабораторных и полигонных условиях целесообразно использование современных измерительных и регистрирующих приборов, которые дают возможность интеграции средств измерений (регистрации) в единый испытательно-регистрирующий комплекс, работающий в общем информационном пространстве под управлением ПЭВМ.

Основная часть измерительно-регистрирующих средств имеют в своем составе программно-аппаратное оснащение, позволяющее проводить измерения и контроль параметров в интерактивном режиме под управлением ПЭВМ. Практически все используемые приборы имеют одинаковый интерфейс связи с ПЭВМ (USB, RS232).

Структурная схема макета АИРК представлена на рисунке ***.

В целях решения поставленных задач в состав макета АИРК целесообразно включить следующие основные элементы:

– центральный пункт управления (ЦПУ) пункт управления испытаниями, сбором, регистрацией и обработкой информации;

– автоматизированные рабочие места (АРМ) испытателей (операторов);

– комплект соответствующих промежуточных измерительных преобразователей;

– средства преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму;

– средства записи, хранения и считывания информации;

– комплекты проводных и беспроводных каналов и средств связи;

– программное обеспечение сбора и обработки информации.

Центральный пункт управления макетом АИРК должен:

– управлять всеми процессами проведения испытания;

– управлять доступом к библиотекам, хранящим всю необходимую информацию по проведению испытаний;

– осуществлять технологический контроль проведения испытаний;

– протоколировать текущие процессы проведения испытаний;

– обрабатывать результаты испытаний и формировать отчетные документы;

– осуществлять планирование проведения испытаний;

– осуществлять контроль работоспособности АРМ и других составляющих компонентов макета АИРК.

При построении АИРК должен быть выбран следующий способ реализации: комплекс создается на основе готовых средств измерений общего назначения, которые должны предусматривать возможность интеграции в единый АИРК, работающий в общем информационном пространстве под управлением ПЭВМ. Основу макета ИРК должна составлять центральная рабочая станция центральный пункт управления (ЦПУ).

Программное обеспечение ЦПУ должно быть устойчиво к случайным и преднамеренным воздействиям следующего вида:

– отключение питания аппаратных средств;

– программный сброс аппаратных средств;

– аппаратный сброс аппаратных средств;

– случайное нажатие клавиш на клавиатуре;

– случайный перебор пунктов меню программы.

На следующем уровне АИРК должны быть организованы АРМ, состав и назначение которых определяется видом воздействующих факторов. Технологическое назначение и задачи, решаемые каждым АРМ, определяются степенью отработки образца, целями испытаний, назначением испытаний, оценочными свойствами испытаний, продолжительностью и интенсивностью их проведения.

Все контрольно-измерительные и регистрирующие компоненты АРМ за счет наличия интерфейса RS232 и сетевого оборудования могут быть объединены в локальную сеть. В противном случае вся статическая и дополнительная информация при необходимости заносится оператором. После завершения испытания результаты передаются в ЦПУ для окончательной их обработки и генерации отчетных документов по результатам испытаний.

Кроме ЦПУ в составе макета АИРК для обеспечения решения основных задач в полном объеме должна использоваться следующая аппаратура:

– сервер баз данных (БД);

– автоматизированные рабочие места (АРМ) (в том числе мобильный вариант макета АИРК);

– сетевое оборудование;

АРМ каждого тракта должен обеспечивать выполнение следующих основных функций:

– хранения текущих сценариев проведения испытаний по данному тракту;

– настройки сценариев в соответствии с программой и методиками испытаний;

– сбора информации от средств измерения в реальном масштабе времени с одновременной архивацией и визуализацией данных;

– просмотра и анализа результатов испытаний;

– создания отчетов по проведенным испытаниям (генерация протоколов испытаний).

В состав АИРК также должно входить сетевое оборудование, имеющее в своем составе сетевые коммутаторы, которые позволят обеспечить возможность организации локальной вычислительной сети связи ЦПУ с АРМ трактов и другими компонентами.

Основное оборудование стационарного варианта макета АИРК должно размещаться в помещениях испытательной лаборатории, поэтому специфических требований к нему не предъявляется.

Напряжение, В – 15 + Сила тока, А 0 Сопротивление, Ом Диапазоны измерений параметров ИП ТСО:

Постоянное напряжение, В 0 Переменное напряжение, В 0 Ток переменный и постоянный, А 0 Коэффициент пульсаций напряжения, % 0,1 Диапазоны измерений параметров электромагнитного поля подтверждаемых при испытаниях ВСО:

Длина волны электромагнитного излучения, м 0,033 Напряженность электромагнитного поля, (В/м) 0 Диапазоны регистрации климатических параметров подтверждаемых при испытаниях ВСО:

Скорость ветра, м/с 1 Влажность, % 0 Атмосферное давление, мм.рт.ст. 600 Температура, 0С – 40 + Таким образом, для создания макета АИРК выбран способ его построения с использованием готовых средств измерений и регистрации, имеющих в своем составе ПО и возможность подключения к ПЭВМ, что позволяет решать возлагаемые на макет задачи в полном объеме.

2.1.2 Оборудование трактов макета АИРК 2.1.2.1 Оборудование тракта регистрации климатических параметров.

В результате проведенного анализа выявлено, что в качестве средства измерения климатических параметров целесообразно использовать профессиональную метеостанцию.

Метеостанции, способные проводить измерения в требуемых диапазонах, имеют очень высокую стоимость, а также имеют ограниченные возможности по их использованию в помещениях.

Поэтому целесообразно использовать метеостанцию, имеющую разумную стоимость, позволяющую проводить измерения параметров климата в диапазонах, преобладающих при проведении испытаний.

Средства регистрации климатических параметров должны удовлетворять следующим требованиям:

Температура воздуха, °С -60…+60;

Относительная влажность воздуха, % 0…100;

Атмосферное давление, мм.рт.ст. 600…800;

Скорость ветра, м/с 0…30.

В таблице 4.3.1 приведены характеристики основных метеостанций. Анализ характеристик показал, что в составе ИРК целесообразно использовать цифровую метеостанцию Vantage Pro 6152CEU (производитель “Davis Instruments Corporation”, США), которая наиболее полно удовлетворят всем требованиям по регистрации климатических параметров и позволяет постоянно проводить мониторинг климатических параметров на открытом воздухе. Метеостанция комплектуется интерфейсным модулем для подключения к ПЭВМ посредством порта USB и программным обеспечением, позволяющим проводить измерения с одновременной записью результатов на ПЭВМ. Метеостанция Vantage Pro комплектуется кабелем, позволяющим относить датчики на расстояние до 90 м от базового блока.

Таблица *** – Приборы для измерения климатических параметров ПРИБОРЫ № Метеостанция Метеостанция ПАРАМЕТРЫ ДИАПАЗОН Метеостанция п/п Vantage Pro C5-SAM МЭС- М-49М 6152CEU S1019RB 1 Температура воздуха, °С -40…+40 -40…+60 -50…+45 -30…+50 -40…+ Относительная 2 0…100 0…100 30…98 0…100 10… влажность воздуха, % Атмосферное давление, 3 600…800 660…810 600…800 450…900 600… мм.рт.ст.

4 Скорость ветра, м/с 1…30 1,5…79 1,5…60 0…60 0.1… Данный набор приборов полностью перекрывает диапазоны измеряемых параметров (температура и влажность воздуха, атмосферное давление, скорость ветра) в соответствие с ТТЗ.

Для проведения постоянного мониторинга климатических параметров на открытом воздухе целесообразно использовать метеостанцию Vantage Pro 6152CEU.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.