Устройство для регистрации перемещений нарушителей в охраняемой зоне

 

Изобретение относится к автоматизированным системам охраны и позволяет повысить достоверность регистрации нарушителей в охраняемой зоне, которыми являются: человек, крупное животное, движущаяся техника. Цель изобретения - повышение достоверности регистрации. Сущность изобретения: устройство содержит телекамеру (2), дифференцирующие элементы (3,5,6,8 и 10), предварительный усилитель (4), двухтактный усилитель (7), выходной усилитель (8), автоматические регуляторы (11 и 16) усиления, интегрирующие усилители (12, 13, 14 и 17), сглаживающий фильтр (15), пороговые элементы (18 и 19) соответственно высокого и низкого уровней и регистрирующий блок (20), 2-3-4-5-7-8-9-10-12-13-14-15-17, 18-20, 4-6-7, 10-11-13, 15-16-18, 17-19-20. 2 ил.

Изобретение относится к области автоматизированных систем охраны и может быть использовано для регистрации нарушителей в охраняемой зоне. При этом в роли нарушителя может выступать человек, крупное животное и движущаяся техника. Известно автоматизированное устройство для регистрации изменения визуальной обстановки, содержащее дистанционно управляемую телевизионную камеру, телевизионный приемник, квантователь уровня, фотоэлектронный преобразователь, устройство синхронизации, электронно-вычислительную машину (ЭВМ) и устройство сопряжения (см. , например, Сафронов Ю. П. и Андрианов Ю. Г. Инфракрасная техника и космос. М. : Советское радио, 1978, с. 156-158). В данном устройстве телевизионное изображение охраняемой местности на экране телевизора преобразуется в электрический сигнал, квантуется по уровню в такт с кадровой и строчной разверткой и идентифицируется с заданным изображением в памяти ЭВМ. В случае рассогласования устройство выдает сигнал тревоги. Недостаток этого устройства состоит в низкой помехозащищенности от воздействия как внешних, так и внутренних помех и возмущений, появление которых обусловлено нестабильностью устройств синхронизации, идентификаторов и квантователей уровня. Другой недостаток заключается в большой стоимости и сложности эксплуатации устройства, определяемого сложностью ЭВМ и необходимостью для нее большого объема памяти и высокого быстродействия. Наиболее близким техническим решением является устройство для регистрации изменения визуальной обстановки содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру, предварительный усилитель, двухтактный усилитель, выходной усилитель, дифференцирующий элемент, автоматические регуляторы усиления (АРУ), реле и индикатор (см. авт. свид. N 1362342-87 г. , Н 01 Н 47/24, авторы: Хохлов В. Ф. и др. ). Изменяющийся в ходе наблюдения видеосигнал с выхода телекамеры через усилители поступает на дифференцирующий элемент и, далее, через АРУ на двухкаскадный интегродифференцирующий усилитель. После двухкратного интегрирования, усиления и дифференцирования выходной сигнал через второй АРУ выдается на реле. Реле, сработав, через свои контакты выдает на индикатор сигнал, свидетельствующий об изменении визуальной обстановки. Недостаток прототипа заключается в низкой достоверности регистрации подвижных объектов, поскольку в процессе обработки видеосигнала в данном устройстве информация, соответствующая признаку движения объектов, частично теряется. Причиной этого является то, что, проходя через каскады интегродифференцирующих усилителей, видеосигнал сначала проходит через интегрирующие цепи усилителей и лишь потом поступает на дифференцирующие цепи усилителей. Кроме того, наличие выходных дифференцирующих цепей в каскадах интегродифференцирующих усилителей приводит к снижению достоверности за счет увеличения частоты ложных срабатываний устройства, вызванных собственными помехами, нестабильностью работы генераторов развертки телевизионной камеры, фоновыми изменениями освещенности и др. Последовательное включение АРУ в цепь прохождения сигнала не позволяет обеспечить его адекватное внешним условиям регулирование из-за отсутствия обратной связи, что приводит к увеличению длительности переходных процессов и, как следствие, дополнительным потерям информации. Целью изобретения является повышение достоверности регистрации нарушителей в охраняемой зоне. Указанная цель достигается тем, что кроме известных и общих элементов устройство снабжено четырьмя дополнительными дифференцирующими элементами, четырьмя последовательно соединенными интегрирующими усилителями с включенным между третьим и четвертым усилителями сглаживающим фильтром и двумя пороговыми элементами высокого и низкого уровня, входы которых подключены к выходу четвертого интегрирующего усилителя, а входы - к входу усилителя регистрирующего блока, при этом вход первого дифференцирующего элемента подключен к выходу видеосигнала передающей телевизионной камеры, входы второго и третьего дифференцирующих элементов подключены к выходу предварительного усилителя, выход первого дифференцирующего элемента - к входу предварительного усилителя, выходы второго и третьего дифференцирующих элементов - к раздельным входам двухтактного усилителя, четвертый дифференцирующий элемент включен между выходом двухтактного усилителя и входом выходного усилителя, к выходу которого подключен основной дифференцирующий элемент, выход которого подключен к входу первого интегрирующего элемента. Указанные отличительные признаки обеспечивают регистрацию появления нарушителя при его перемещении в охраняемой зоне. Функциональная схема устройства изображена на чертеже. На фиг. 1 обозначено: 1 - объект контроля (охраняемая зона); 2 - телекамера; 3,5,6,8,10 - дифференцирующие элементы; 4 - предварительный усилитель; 7 - двухтактный усилитель; 8 - выходной усилитель; 11, 16 - автоматический регулятор усиления; 12,13,14,17 - интегрирующие усилители; 15 - сглаживающий фильтр;
18 - пороговый элемент высокого уровня;
19 - пороговый элемент низкого уровня;
20 - регистрирующий блок, включающий в себя усилитель 21, реле 22 и индикатор сигнала тревоги 23. Оператор, воспринимающий информацию о движущемся объекте, на схеме не указан. При этом элементы 1, 2, 3, 4 устройства соединены последовательно, выход усилителя 4 подключен к входам дифференцирующих элементов 5 и 6, выход которых подключен к входу усилителя 7. Выход усилителя 7 подсоединен к последовательно соединенной цепи элементов 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 17, при этом в цепи обратной связи усилителей 12, 17 включены регуляторы усиления 11 и 16. Выход усилителя 17 подключен к входам пороговых элементов 18 и 19, выходы которых подключены к регистрирующему элементу 20, состоящему из последовательно соединенных усилителя 21, реле 22 и индикатора сигнала тревоги 23. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Изображение объекта контроля 1, попадающее на фотомишень телевизионной камеры 2, преобразуется в электрический видеосигнал, который последовательно проходит через каскад усилителей 4, 7, 9 с дифференцирующими элементами 3, 5, 6, 8, 10 и каскад интегрирующих усилителей 12, 13, 14, 17 со сглаживающим фильтром 15. При отсутствии в поле зрения телевизионной камеры 2 движущегося объекта существенного изменения яркостных характеристик, а следовательно, и формы видеосигнала от кадра к кадру телевизионного изображения не происходит. В связи с тем, что дифференцирующие элементы 3, 5, 6, 8, 10 реагируют лишь на быстрое изменение видеосигнала, сигнал, поступающий с последнего из них на вход первого интегрирующего усилителя 12 не содержит постоянной составляющей и представляет собой близкий к случайному сигнал, колеблющийся около нулевого значения. Интегрирующие усилители 12, 13, 14, 17 и сглаживающий фильтр 15, накапливая и усредняя данный сигнал, приводят его к среднему значению, равному , где U_п - напряжение источника питания. Ввиду того, что входящие состав устройства элементы не являются идеальными, с выхода последнего интегрирующего усилителя 17 на входы пороговых устройств 18 и 19 поступает медленно меняющийся сигнал с отклонением от среднего значения в пределах, исключающих их срабатывание. При отсутствии выходного сигнала с пороговых устройств 18 и 19 входящее в состав регистрирующего блока 20 реле 22 не срабатывает и сигнал тревоги на индикатор не выдает. Появление в поле зрения телевизионной камеры движущегося объекта приводит к изменению формы видеосигнала, поскольку в процессе перемещения объекта происходит последовательное изменение яркостно-контрастных характеристик элементов изображения в пределах всей площади, покрываемой объектом на фотоприемнике передающей телевизионной камеры 2. Дифференцирующие элементы 3, 5, 6, 8, 10 обеспечивают выделение, а усилители 4, 7, 9 усиление составляющей видеосигнала, соответствующей признаку движения объекта. В этом случае на выходе дифференцирующего элемента 19 возникает быстроменяющийся сигнал с амплитудой колебаний, существенно большей нулевого значения. При прохождении данного сигнала через интегрирующие усилители 12, 13, 14, 17 и сглаживающий фильтр 15 данный сигнал преобразуется в медленно меняющийся относительно среднего значения сигнал в котором признаку движения объекта будут соответствовать выбросы, выходящие за пределы уровня , где Δ U - величина отклонения сигнала от среднего уровня, при которой обеспечивается срабатывание пороговых элементов 18 и 19. Пороговый элемент 18 срабатывает в том случае, если величина выходного сигнала с усилителя 17 превысит значение , и определяет верхний уровень порогового напряжения, а пороговый элемент 19 срабатывает при величине выходного сигнала , определяя нижний уровень порогового напряжения. Срабатывание любого из пороговых элементов приводит к появлению на их выходе сигнала, поступающего через усилитель 21 на реле 22 регистрирующего блока 20. Реле 22, сработав, выдает сигнал на индикатор сигнала тревоги для оповещения оператора о появлении нарушителя. Устойчивость работы устройства и уменьшение времени переходных процессов обеспечивается за счет внешних отрицательных обратных связей, образуемых включением автоматических регуляторов усиления 11 и 16 в цепь обратной связи интегрирующих усилителей 12 и 17. Таким образом, предложенное устройство по сравнению с существующим обеспечивает повышение достоверности регистрации при перемещении нарушителей в охраняемой зоне за счет выделения и последующего усиления признака движения объекта в видеосигнале, существенного уменьшения влияния собственных помех устройства и нестабильности генераторов развертки телевизионной камеры. Действительно, в общем случае достоверность регистрации определяется выражением:
Р_д = 1 - Р_ош где Р_ош - вероятность ошибки, определяемая как сумма вероятности ошибки первого рода - Р_o (пропуска объекта) и вероятности ошибки второго рода - Р₁ (ложной тревоги) при условии отсутствия ошибки первого рода: Р_ош = Р_o+ Р₁(1-Р_o). После подстановки и преобразований с учетом того, что при Р_o и P₁<< 1 величиной P_o ˙P₁ можно пренебречь, окончательно получим:
Pд = 1 - P_o - P₁. Поскольку в предложенном устройстве обеспечено снижение вероятностей ошибки как первого, так и второго рода, оно обеспечивает более высокую достоверность регистрации по сравнению с прототипом. (56) Авторское свидетельство СССР N 1362342, кл. Н 01 H 47/24, 1987.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ НАРУШИТЕЛЕЙ В ОХРАНЯЕМОЙ ЗОНЕ, содержащее передающую телевизионную камеру, предварительный усилитель, двухтактный усилитель, выходной усилитель, основной дифференцирующий элемент и регистрирующий блок, выполненный в виде последовательно соединенных усилителя, реле и индикатора сигнала тревоги, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности регистрации перемещений нарушителей, оно снабжено четырьмя дополнительными дифференцирующими элементами, четырьмя последовательно соединенными интегрирующими усилителями с включенным между третьим и четвертым усилителями сглаживающим фильтром и двумя пороговыми элементами высокого и низкого уровня, входы которых подключены к выходу четвертого интегрирующего усилителя, а выходы - к входу усилителя регистрирующего блока, при этом вход первого дифференцирующего элемента подключен к выходу видеосигнала передающей телевизионной камеры, входы второго и третьего дифференцирующих элементов подключены к выходу предварительного усилителя, выход первого - к входу предварительного усилителя, выходы второго и третьего - к раздельным входам двухтактного усилителя, четвертый дифференцирующий элемент включен между выходом двухтактного усилителя и входом выходного усилителя, к выходу которого подключен основной дифференцирующий элемент, выход которого подключен к входу первого интегрирующего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---