Средства обнаружения

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Морской радиолокатор с вращающейся антенной

Средства обнаружения (технические) — радиоэлектронные и иные средства, определяющие местоположение объекта путем установления с ним прямого энергетического контакта.[1]:6 Задачами определения положения объекта (задачами поиска) с учётом несовершенства реальных средств обнаружения и наблюдателей занимается теория поиска.[2]:9 В рамках теории поиска рассматривается теория средств обнаружения.[1]:4 Местоположение (и изменение местоположения) объекта определяется путем измерения текущих координат объекта[3] — чисел, которые определяют положение на плоскости, на поверхности или в пространстве.[4] Местоположение, направление в пространстве не являются величинами и определяются с помощью шкал наименований.[5]

В рамках законодательной метрологии обнаружение отличается от измерения, при котором определяется количественное значение величины.[6] Обнаружение вне рамок законодательной метрологии (в теоретической метрологии) относится к измерению, при котором происходит присвоение рубрикационных символов наблюдаемым объектам в соответствии с некоторым правилом.[7] Для измерений в шкалах порядка и наименований (качественные, а не количественные шкалы) может использоваться термин оценивание.[8] Из множества объектов (физических тел) можно выделить объекты, представляющие практический интерес в конкретной ситуации. В области радиолокации такие объекты называются радиолокационные цели.[9]

Обнаружение

Обнаружение объекта — установление наличия объекта в определённом районе пространства путем приема и обработки сигналов и помех.[10] Принятие решения об обнаружении объекта происходит по определённому правилу оценки сигналов после выделения сигналов из помех.[11] Факт наличия цели устанавливается с вероятностью не ниже заданной.[12] Обнаружение производится в результате выделения объекта на окружающем фоне. Выделяемые объекты по одному или нескольким признакам относятся к интересующему типу целей. Обнаружение с помощью технических средств производится в широком диапазоне элекромагнитных колебаний: видимом, инфракрасном, радиоизлучения. Обнаружение также производится по изменению магнитного поля, химического состава атмосферы.[13]

При обнаружении принимается решени о наличии или отсутствии объекта в каждом выделенном участке пространства, при котором ошибочные решения имеют минимально допустимые вероятности. При измерении оцениваются координаты и параметры движения цели с минимально допустимыми погрешностями.[14]:6 В практических приложениях обнаружение и измерение часто сливаются в единый процесс.[14]:173

Обнаружение отличается от распознавания, при котором определяется класс объекта.[15] При этом поиск, как правило организуют, чтобы обнаружить объекты определённого класса (косяки рыбы, воздушные объекты и т.п.), скорость движения которых лежит в определённых пределах.[1]:17

Степень автоматизации:

  • визуальное или зрительное — обнаружение в результате наблюдения невооружённым глазом или с применением оптических приборов;[10][16]
  • автоматизированное — обнаружение производится оператором, а дальнейшее сопровождение объекта и определение его координат выполняется техническим средством;[17]
  • автоматическое — техническим средством вырабатывается решение о наличии объекта и его параметрах.[18]

В средствах обнаружения сигналом является не электрические колебания в цепях приёмника, а волна, имеющая пространственные параметры. Эти параметры могут содержать информацию о положении и скорости объекта, конфигурации, ориентации и материале объекта.[19]:54 Обнаружение сигнала приёмником отличается от обнаружения объекта техническим средством учётом характеристик и положения антенны.[20]:109

В рамках стандартизации полное или частичное определение позиции, скорости и/или других характеристик объекта посредством радиоволн называют радиопределением (местоположения). К радиолокации относят радиоопределение, используемое для целей, отличных от целей радионавигации. Радиопределение местоположения явялется видом радиосвязи.[21]

В рамках конструкции технических средств устройства (например фотоэлектрическая головка, радиолокационная антенна или механический контакт), которые при совпадении геометрических координат выдает сигнал называется нуль-органом.[22]:13

Теория поиска

Процесс целенаправленного обследования определённой области пространства для обнаружения объекта назыается поиском. Теория поиска занимается изучением поиска реальных объектов в различных средах.[1]:6 Теорией поиска занимается раздел математики исследование операций.[23]:182 Термин исследование операций возник в результате дословного перевода выражения operations research — условного наименования подразделения британских военно-воздушных сил, занимавшегося вопросами применения радиолокации в системе обороны в 30-е гг. XX века.[24] Разновидностью поиска является слежение — постоянное наблюдение за обнаруженным объектом, поддержание контакта наблюдатель-объект и его восстановление в случае потери.[1]:7 Из-за особенности задач теория поиска считается самостоятельной математической дисциплиной. Теория поиска занимается вопросами обнаружения как с помощью технических средств, так и глаз наблюдателя.[2]:8

Первоначально теория поиска развивалась в основном применительно к военным целям, но в дальнейшем выяснилось, что методы этой теории могут применяться при исследовании и других вопросов: разведка полезных ископаемых, гидролокация, спасательные операции.[2]:5

Процесс поиска всегда связан с движением либо наблюдателей, либо объектов поиска, либо одновременно наблюдателей и объектов поиска.[25]:11 При движении наблюдателя поиск связан не только с примением средств обнаружения, но и с активными манёврами наблюдателя.[1]:7

В рамках конструкции технических средств поиск в координатах времени, пространства и физико-химических состояний называется развёртыванием.[22]:5 Для средств обнаружения развёртывание производится перемещением диаграммы направленности либо путём механического перемещения, либо электронными способами.[26]

Объекты поиска

Оптическая контрастность самолёта на фоне неба

Пространственные объекты — природные объекты, искусственные и иные объекты (в том числе здания, сооружения), местоположение которых может быть определено, а также естественные небесные тела. Пространственные данные об этих объектах включают сведения об их форме, местоположении и свойствах, в том числе представленные с использованием координат.[27]

Объектами поиска могут являться различные предметы, расположеные в разных средах, например: летательные аппараты, предметы на поверхности Земли, промысловая рыба и морские животные и т.д.[1]:6 Процесс поиска в значительной степени зависит от свойств объекта обнаружения и параметров технических средств обнаружения.[1]:7 Методами радолокации изучаются метеорологические объекты: области выпадения осадков и связанные с ними явления (облака, грозы).[28] С помощью лазерной локации можно исследовать облака и аэрозоли в атмосфере.[29]

Объект поиска должен иметь характерные особенности:

  • свойства объекта отличаются от свойств среды, в которой осуществляется поиск;
  • информация о расположении объекта до начала поиска и в его процессе носит неопределённый характер.[1]:6

Возможность обнаружения и сопровождения объекта средствами обнаружения зависит от контрастности отраженного или испускаемого объектом сигнала, для определения вида и типа цели необходима констрастность также по фазовым и поляризационным характеристикам сигнала. Контрастность цели определяется степенью отличия сигнала от фона собственных шумов средства обнаружения, естественных и искусственных помех.[30] Контрастность объектов бывает оптическая, тепловая (инфракрасная), радиолокационная, магнитная.[31]

Технические средства

Извещатели для охраны периметра

Можно разделить задачи организации поиска на:

  • технические — выбор рациональной конструкции устройств;
  • тактические — выбор рациональных способов применения технических средств.[32]:7

Одной из основных характеристик средств обнаружения является дальность обнаружения.[1]:22

Технические средства могут входить в системы сбора и обработки информации.[32]:4 Деление на системы и образующие их технические средства носит условный характер и зависит от постановки задачи. Техническое средство можно рассматривать как минимальный неделимый элемент системы.[32]:207

Датчики

Сигнальные средства обнаруживают объект в заданной области. Это может производится при достижении заданной величины одним из параметров сигнала, поступающего от объекта.[33]:7

Датчики цели в результате взаимодействия с целью выдают сигнал, приводящий в действие огневую цепь взрывателей.[34]

Реле механические перемещения подают сигнал при приближении объекта к заданной точке, пересечении линии, поверхности объектом.[35]

Средства обнаружения являются основным элементом охранной сигнализации.[36]:6 СССР исторически сложились различия в терминологии[37]:51,52 для объектов народного хозяйства (объектов экономики), охранявшихся вневедомственной охраной, и специальных объектов (например, атомных[37]:3): охранные извещатели — средства обнаружения.[37]:53

В нестационарных параметрических полях (температур, давлений, скоростей и прочих) можно выделить зоны имеющие определённые значения. Задачей поиска является обнаружение таких зон поля, задачей слежения — контроль за перемещением таких зон поля. Просмотр поля может быть осуществлен двумя способами: сканированием лучом и опросом комплекса точечных датчиков.[38]

Технические средства обнаружения пожара: пожарный извещатель, спринклер.[39]

Следящие средства

Координатор — пассивная радиолокационная головка самонаведения Л-112Э для ракет Х-31

Координатор — блок приборов, предназначенный для определения положения и параметров движения цели.[40] Сопровождение объекта координатором в автоматическом режиме возможно только после захвата.[41] Например, координатор может быть закреплен в передней части ракеты и измерять угловые отклонения объекта от оси ракеты. Величина угла может быть пропорциональна напряжению или току на выходе координатора,[42]:9 которые являются параметрами рассогласования. Иногда координаторы отождествляют с головками самонаведения.[43] Коордианторы следят за положением одного или нескольких объектов.[33]:13

В астрономии следящие системы с оптико-электронными координаторами ведут (гидируют) трубу телескопа вслед за объектом[44]:6.

Сканирующие средства

Экран метеорадара

Сканирование — анализ исследуемого пространства путем последовательного передвижения поля зрения устройства;[45] разложение изображения на отдельные элементы.[46]

При поиске объекта узкий луч радиолокатора последовательно проходит все точки пространства в заданом секторе. Последовательный обзор пространства осуществляется по одному из законов двухмерной развертки.[47] Развертывающим устройством осуществляется однозначное преобразование пространственной величины в зависимость от времени. Развертывающим устройством может быть: световой луч; небольшое отверстие в движущемся экране; электронно-лучевой прибор и т.п.[48]

Разложение изображения на отдельные элементы производится растровой системой (растром) из однотипных элементов (отверстий, линз, призм и т.д.). Растр производит структурное преобразование направленного пучка света. Если элементы растровой системы обладают фокусирующим действием, то такие системы называют оптическими.[49]

Локатор — устройство для определения расположения объекта в заданой системе коордиант.[50] Локаторы определяют положение объектов с использованием шкал.[33]:10 Радиолокаторы, гидролокаторы и оптические локаторы решают задачи по определению местоположения объектов, слежению за объектами, распознаванию объектов.[51]

Телевизионная система — поисковая сканирующая система без функционального преобразования изображения.[38] Телевизионные системы обнаружения и визулизации используются в дефектоскопии, ориентации летательных аппаратов, медицинской диагностике и других областях.[52] Технические средства, использующие телевидение, могут обеспечивать визуальное опознавание объектов, которые не обнаруживаются в радио и инфракрасных диапазонах. Для использования необходима соответствующая освещённость и световая контрастность объекта.[53]

Ручные, грунтовые металлоискатели имеют конструкцию в виде антенны на ручке. Место расположения металлического объекта определяется путём движения антенны вблизи объекта.

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Абчук В.А., Суздаль В.Г. Поиск объектов —М.: Советское радио, 1977.
  2. ↑ 1 2 3 Хеллман О. Введение в теорию оптимального поиска —М.: Наука, 1985.
  3. ↑ Измерение текущих координат цели // Вержиковский А.П. и др. Краткий словарь по радиоэлектронике —М.: Воениздат, 1980.
  4. ↑ Координаты // Математический энциклопедический словарь / Гл. ред. Ю.В. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988.
  5. ↑ Шкалы наименований // Большая Российская энциклопедия. Дата обращения: 28 мая 2024. Архивировано 15 июня 2024 года.
  6. ↑ Федеральный закон от 26.06.2008 N 102-ФЗ Ст. 2
  7. ↑ Измерение // Грицанов А.А. (ред.) Всемирная энциклопедия: Философия — М.: АСТ, Мн.: Харвест, Современный литератор, 2001.
  8. ↑ Шкала измерений // Физическая энциклопедия. Том 5. Стробоскопические приборы — Яркость —М.: Большая Российская энциклопедия, 1998.
  9. ↑ Радиолокационная цель // Вержиковский А.П. и др. Краткий словарь по радиоэлектронике —М.: Воениздат, 1980.
  10. ↑ 1 2 Обнаружение цели // Военный энциклопедический словарь. Том II —М.: Большая российская энциклопедия, 2001.
  11. ↑ Первичная обработка радиолокационной информации // Вержиковский А.П. и др. Краткий словарь по радиоэлектронике —М.: Воениздат, 1980.
  12. ↑ Обнаружение цели // Вержиковский А.П. и др. Краткий словарь по радиоэлектронике —М.: Воениздат, 1980.
  13. ↑ Обнаружение цели // Авиация: Энциклопедия —М.: Большая Российская энциклопедия, 1994.
  14. ↑ 1 2 Ширман Я.Д. и др. Теоретические основы радиолокации —М.: Советское радио, 1970.
  15. ↑ ГОСТ Р 59971-2021 Средства наблюдения, навигации, связи и автоматизации организации воздушного движения гражданской авиации Российской Федерации. Тактико-технические требования пп. 2.1.13, 2.1.17
  16. ↑ Наблюдение // Военный энциклопедический словарь. Том II —М.: Большая российская энциклопедия, 2001.
  17. ↑ Автоматизированная радиолокационная станция // Вержиковский А.П. и др. Краткий словарь по радиоэлектронике —М.: Воениздат, 1980.
  18. ↑ Автоматическое обнаружение цели // Вержиковский А.П. и др. Краткий словарь по радиоэлектронике —М.: Воениздат, 1980.
  19. ↑ Коростелев А.А. Пространственно-временная теория радиосистем — М.: Радио и связь, 1987.
  20. ↑ Коростелев А.А. и др. Теоретические основы радиолокации —М.: Советское радио, 1978.
  21. ↑ ГОСТ IEC 60050-713-2017 Международный электротехнический словарь. Глава 713. Радиосвязь: приемники, передатчики, сети и их режимы работы. пп. 713-04-01, 713-04-03
  22. ↑ 1 2 Темников Ф.С. Теория развертывающих систем —М.: Госэнергоиздат, 1963.
  23. ↑ Абчук В.А. и др. Справочник по исследованию операций —М.: Воениздат, 1979.
  24. ↑ Исследование операций // Математический энциклопедический словарь / Гл. ред. Ю.В. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988.
  25. ↑ Емельянов Л.А, Абчук В.А., Лапшин В.П., Суздаль В.Г. Теория поиска в военном деле —М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1964.
  26. ↑ Развертывание диаграммы направленности // Вержиковский А.П. и др. Краткий словарь по радиоэлектронике —М.: Воениздат, 1980.
  27. ↑ Федеральный закон от 30.12.2015 N 431-ФЗ О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации. Ст. 3
  28. ↑ Радиолокация // Метеорологический словарь —Л.: Гидрометеоиздат, 1974.
  29. ↑ Лазерная локация // Метеорологический словарь —Л.: Гидрометеоиздат, 1974.
  30. ↑ Контрастность цели // Авиация: Энциклопедия —М.: Большая Российская энциклопедия, 1994.
  31. ↑ Контрастность цели (объекта) // Словарь ракетных и артиллерийских терминов. — М.: Воениздат, 1988.
  32. ↑ 1 2 3 Вентцель Е.С. Введение в исследование операций —М.: Советское радио, 1964.
  33. ↑ 1 2 3 Коростелев А.А. Автоматическое измерение координат —М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1961.
  34. ↑ Датчик цели взрывателя // Словарь ракетных и артиллерийских терминов. — М.: Воениздат, 1988.
  35. ↑ Реле механическое//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) —М.: Советская энциклопедия, 1964.
  36. ↑ Груба И.И. Системы охранной сигнализации. Техническое средства обнаружения —М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2012.
  37. ↑ 1 2 3 Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения —М.:Горячая линия-Телеком, 2004
  38. ↑ 1 2 Нестационарных полей контроль // Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 2 (К – Погрешность измерения) —М.: Советская энциклопедия, 1962.
  39. ↑ ТР ЕАЭС 043/2017 Технический регламент Евразийского экономического союза "О требованиях к средствам обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения" п.6
  40. ↑ Координатор//Военно-морской словарь —М.: Военное издательство, 1990.
  41. ↑ Захват цели // Вержиковский А.П. и др. Краткий словарь по радиоэлектронике —М.: Воениздат, 1980.
  42. ↑ Куркоткин В.И., Стерлигов В.Л. Самонаведение ракет —М.: Военное издательство министерства обороны, 1963.
  43. ↑ Координатор//Словарь ракетных и артиллерийских терминов. — М.: Воениздат, 1988.
  44. ↑ Криксунов Л. Следящие системы с оптико-электронными координаторами — М.:Техника, 1991.
  45. ↑ Сканирование¹ // Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990.
  46. ↑ Сканирование² // Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990.
  47. ↑ Сканирование // Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) —М.: Советская энциклопедия, 1964.
  48. ↑ Развертка во времени // Новый политехнический словарь/ Гл. ред. А. Ю. Ишлинский. — М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.
  49. ↑ Растр // Фотокинотехника —М.: Советская энциклопедия, 1981.
  50. ↑ Локатор // Словарь ракетных и артиллерийских терминов. — М.: Воениздат, 1988.
  51. ↑ Локатор // Авиация: Энциклопедия —М.: Большая Российская энциклопедия, 1994.
  52. ↑ Телевидение // Физическая энциклопедия, т.5. Стробоскопические приборы —Яркость —М.: Большая Российская энциклопедия, 1998.
  53. ↑ Телевизионная головка самонаведения // Вержиковский А.П. и др. Краткий словарь по радиоэлектронике —М.: Воениздат, 1980.