Пассивная инфракрасная система обнаружения нарушителей

 

Изобретение относится к инфракрасной технике и может использоваться в системах охранной сигнализации. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей , что заключается в способности системы обнаружения определять дальность до нарушителя. Пассивная инфракрасная система обнаружения состоит из двух совершенно идентичных между собой каналов и арифметического блока 11. В каналы входят модуляторы 3, 8 излучения, оптические фильтры 4, 9, приемники 1, 6 инфракрасного излучения, усилители 2, 7 и измерители 5, 10 частоты. Модулятор 3(8) излучения может быть выполнен, например, в виде решетчатого элемента, в виде линейчатого растра, либо в виде сетки непрозрачных линий, нанесенных на поверхность оптического фильтра 4(9). Приемники 1, 6 располагаются на противоположных концах зоны обнаружения и обращены друг к другу. Инфракрасное излучение перемещающегося нарушителя прерывается линиями модулятора 3(8) с определенной частотой, зависящей от многих факторов, в том числе и от дальности до нарушителя. Значения частот прерываний из каждого канала поступают в арифметический блок 11, который определяет их соотношение и вычисляет расстояние до нарушителя. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 08 В 13/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,о

Ф

О

ЬЭ

Buxom

Ôèã,1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4664585/24 (22) 22.03.89 (46) 07.04.91. Бюл. hh 13 (72) B.Ô.Âåðáoâ, В.А,Чигрицов и В.И.Яковлев (53) 654.9(088,8) (56) Патент США М 4081680, кл. G 08 В 13/18, опубл, 1987.

Осборн. У. ИК-система охранной сигнализации с большой дальностью действия.

Электроника США, 1970, М 24, с. 58 — 61. (54) ПАССИВНАЯ ИНФРАКРАСНАЯ СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ НАРУШИТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к инфракрасной технике и может использоваться в системах охранной сигнализации. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей, что заключается в способности системы обнаружения определять дальность до нарушителя. Пассивная инфракрасная система обнаружения состоит из

„„53J ÄÄ 1640727 А1 двух совершенно идентичных между собой каналов и арифметического блока 11. В каналы входят модуляторы 3, 8 излучения, оптические фильтры 4, 9, приемники 1, 6 инфракрасного излучения, усилители 2, 7 и измерители 5, 10 частоты. Модулятор 3(8) излучения может быть выполнен, например, в виде решетчатого элемента, в виде линейчатого растра, либо в виде сетки непрозрачных линий, нанесенных на поверхность оптического фильтра 4(9). Приемники 1, 6 располагаются на противоположных концах зоны обнаружения и обращены друг к другу.

Инфракрасное излучение перемещающегося нарушителя прерывается линиями модулятора 3(8) с определенной частотой, зависящей от многих факторов, в том числе и от дальности до нарушителя. Значения частот прерываний из каждого канала поступают в арифметический блок 11, который определяет их соотношение и вычисляет расстояние до нарушителя. 4 ил.

1640727

10 t5

45

Изобретение относится к инфракрасной технике и может использоваться в системах охранной сигнализации, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей системы сигнализации.

На фиг. 1 представлена функциональная схема системы; на фиг. 2 — 4 — схема работы системы.

Пассивная инфракрасная система обнаружения нарушителей содержит два канала, Первый канал включает в себя первый приемник 1 инфракрасного излучения, первый усилитель 2, подключенный к выходу приемника излучения, первый модулятор 3 излучения, расположенный перед оптическим входом приемника, первый оптический фильтр 4, размещенный между модулятором и приемником, и первый измеритель 5 частоты, подключенный к выходу усилителя

2. Второй канал системы включает в себя вторые приемник 6 инфракрасного излучения, усилитель 7, модулятор 8 излучения, оптический фильтр 9 и измеритель 10 частоты и совершенно идентичен первому каналу, Устройство содержит арифметический блок 11 с выходом 12, Варианты исполнения модулятора излучения могут быть различными. Например, в виде решетчатого элемента, в виде линейчатого растра,.либо в виде сетки непрозрачных линий, нанесенных на оптический фильтр, являющийся неотъемлемой частью оптической системы.

Приемник инфракрасного излучения, модулятор и оптический фильтр могут быть конструктивно сведены в один узел, который в дальнейшем будет именоваться детектором.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в использовании двух детекторов, с помощью которых измеряется угловая скорость движения нарушителя, на основании которой вычислитель 16, входы которого подключены к выходам соответствующих измерителей 5 и 10 частоты, а выход является выходом 12 всей системы в целом, определяет расстояние до нарушителя.

Два идентичных детектора располагаются на разнесенных противоположных опорах, и смотрят друг на друга (фиг. 2).

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: а- угол зрения детекторов; а — протяженность непросматриваемой детектором зоны; — протяженность контролируемого рубежа.

На фиг, 3 представлена зона обнаружения инфракрасной системы сверху, Заштрихованная часть обозначает зону работоспособности системы, при проникновении в которую нарушителя система выдает сигнал тревоги и определяет расстояние от него до одного из детекторов.

Рассмотрим работу системы.

В исходном состоянии нарушитель в поле зрения детекторов отсутствует, на выходах приемников 1 и 6 излучения частотно-модулированный сигнал отсутствует, отсутствует и сигнал на выходе 12 всей системы.

Пусть нарушитель, двигаясь со скоростью ч под углом с к оптической оси системы, проникает в зону обнаружения.

Принцип работы одного из детекторов поясняется фиг, 4. Оптический фильтр не показан. Иэображение поля зрения с помощью.оптики (также не показана на фиг. 4) через модулятор фокусируется на приемнике иэлучения, Когда нарушитель, представляющий собой источник инфракрасного излучения, движется в поле зрения детектора, линии модулятора прерывают это излучение с определенной частотой f, которая зависит от дальности d до нарушителя, скорости его движения v, расстояния от приемника излучения до модулятора р и от расстояния между линиями модулятора (линейного периода модулятора) r. В математической форме эта функциональная зависимость выглядит следующим образом;

f = = - — " - - (1) где в —. угловая скорость перемещения нарушителя;

P — угловой период модулятора, рад.

В свою очередь угловой период можно определить по формуле

j3 = - — arctg

90 2р

На выходе приемника излучения появляется электрический сигнал с частотой f, который через усилитель поступает в измеритель частоты. Измеренное значение частоты F поступает на вход арифметического блока 11, который при наличии значения частоты на втором входе определяет дальность до нарушителя.

Рассмотрим алгоритм определения дальности.до нарушителя, реализуемый арифметическим блоком 11. Иэ формулы (1) путем простых преобразований можно получить формулу для определения дальности до нарушителя, которая выглядит следующим образом:

Из анализа (2) следует, что единственной неизвестной величиной в ней является

1640727

50 скорость движения нарушителя v. Зная ее значение, по измеренной частоте прерываний f можно было бы определить дальность до нарушителя. Однако вся сложность заключается в том, что скорость движения ч зависит только от нарушителя, заранее непредсказуема и может изменяться в очень широких пределах 0,1 — 8 м/с. Выходом из этой неопределенности является исключение переменной v из формулы для определения дальности, что достигается использованием одновременно двух детекторов.

Пусть расстояние от одного из детекто-. ров до нарушителя равно d1. Тогда расстояние от нарушителя до другого детектора в рассматриваемом случае равняется

d2= 1 — d1, где L= -2а+! — расстояние между детекторами.

Очевидно, что при движении нарушителя со скоростью ч на выходе первого приемника излучения частота следования импульсов равна л ч sine

f i — р„— —. а с выхода второго детектора— ч sitfсc

Жг

Взяв отношение этих двух частот, получим т1 2 — ==и. т2 d1

Теперь отсюда несложно определить

1 п1

d1 = + или б2 — + . Для полной опреи+ и+ деленности достаточно знания только одной из этих величин. Таким образом, путем несложных математических преобразований удалось получить формулу для определения дальности до нарушителя, не содержащую переменной v. Кроме того, из этого также следует, что и направление вектора v не влияет на определение дальности. Иными словами инфракрасная система обнаружения, реализующая данный принцип, работоспособна теоретически при любом направлении движения нарушителя в поле зрения детекторов.

Единственным исключением из этого будет случай, когда нарушитель перемещается параллельно оптической оси системы, при котором пересечений линий модулятора изображением нарушителя не происхо- -;дит, Однако этот случай практически невозможен.

Этот алгоритм определения дальности до нарушителя реализуется арифметическим блоком 11, который может быть создан, например, с использованием микропроцессора или на базе микргЭВМ.

При появлении значений частот f1 и f2 на двух его входах арифметический бло. спре- деляет соотношение этих частот и и дальность до нарушителя d1 или б2. Появление на выходе 12 значения дальности до нарушителя одновременно является и сигналом тревоги.

Таким образом, предлагаемая система обнаружения нарушителей позволяет существенно повысить информативность процесса обнаружения путем определения дальности до нарушителя и, вследствие этого, повысить эффективность охраны объектов.

Формула изобретения

Пассивная инфракрасная система обнаружения нарушителей, содержащая первый приемник инфракрасного излучения, первый усилитель, подключенный к выходу первого приемника инфракрасного излучения, первый модулятор излучения, расположенный перед оптическим входом первого приемника инфракрасного излучения, и первый опгический фильтр, размещенный между первыми модулятором и приемником инфракрасного излучения, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей системы за счет определения расстояния до обнаружения нарушителя, в нее дополнительно введены второй приемник инфракрасного излучения, второй усилитель, второй модулятор излучения, второй оптический фильтр, два измерителя частоты и арифметический блок, второй модулятор излучения через второй оптический фильтр оптически связан с вторым llpvlBMHMKQM излучения, выход которого связан с входом второго усилителя выходы первого и второго усилителей соединены соответственно с входами первого и второго измерителей частоты, выходы первого и второго измерителей частоты соединены соответственно с первым и вторым входами арифметического блока, выход которого является выходом устройства.

1640727 Ркг. 3

Ч иа, 4

Составитель О. Богомолова

Редактор С. Патрушева Техред М.Моргентал Корректор О, Кравцова

Заказ 1018 Тираж 330 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101