close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

178.Спецтехника и связь №2 2008

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СЕНТЯБРЬ-ОКТЯБРЬ 2008
МЕТОД
МАГНИТОМЕТРИЧЕСКОГО
ОБНАРУЖЕНИЯ ВОП
РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙ
ПОИСКА ВВ И ВОП
К ОЦЕНКЕ
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ
ПРЕДЕЛОВ В НЕЛИНЕЙНОЙ
РАДИОЛОКАЦИИ
АВТОМАТИЧЕСКИЕ
РАДИОПЕЛЕНГАТОРЫ
СЕМЕЙСТВА АРТИКУЛ
СРЕДСТВА
АКУСТИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ
МОНИТОРИНГ
ОБЪЕКТОВ ЖКХ
НА ОСНОВЕ ПАКЕТНЫХ
РАДИОСЕТЕЙ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учредитель – Российский
новый университет
СОДЕРЖАНИЕ
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
ВОЛКОВ В.Г.
Приборы ночного видения и принадлежности к ним.
Окончание
2
ЗВЕЖИНСКИЙ С.С., ПАРФЕНЦЕВ И.В.
Метод магнитометрического обнаружения
взрывоопасных предметов
8
ПЕТРЕНКО Е.С., ИОНОВ В.В.
Развитие технологий поиска взрывчатых веществ и
взрывоопасных предметов на открытой местности,
объектах транспорта и транспортной инфраструктуры
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
18
Главный редактор – Черная Г.Г.
Научный редактор – Дворянкин С.В.
Научный консультант –
Растягаев Д.В., к.ф.-м.н.
Графика – Абрамов К.Е.
Распространение – Михеев Б.Ю.
21
ИЗДАТЕЛЬ
ООО «Спецтехника и связь»
Адрес редакции
ЩЕРБАКОВ Г.Н., ШЛЫКОВ Ю.А.,
НИКОЛАЕВ А.В., БРОВИН А.В.
К оценке фундаментальных пределов в нелинейной
радиолокации
АШИХМИН А.В., КОЗЬМИН В.А.,
РЕМБОВСКИЙ А.М., СЕРГИЕНКО А.Р.
Технические характеристики и особенности построения
автоматических радиопеленгаторов семейства АРТИКУЛ
26
ХОРЕВ А.А.
Средства акустической разведки: проводные
микрофонные системы и электронные стетоскопы
Зернов В.А., д.т.н., профессор
Бугаев А.С., академик РАН
Гуляев Ю.В., академик РАН
Никитов С.А., чл.-корр. РАН
Андрюшин О.Ф., д.т.н., профессор
Волков В.Г., д.т.н.
Дворянкин С.В., д.т.н., профессор
Звежинский С.С., д.т.н.
Крюковский А.С., д.ф.-м.н.,
профессор
Лукин Д.С., д.ф.-м.н., профессор
Минаев В.А., д.т.н., профессор
Палкин Е.А., к.ф.-м.н.
Филипповский В.В., к.т.н.
Черная Г.Г.
36
Москва, ул. Авиамоторная, 55, кор. 31
Для писем:
105005 Москва, ул. Радио, 22
Тел./факс: +7 (495) 661-6857,
тел.: +7(963) 636-8984
e-mail: galina_chernaya@bk.ru
Индекс в каталоге
Агентства «Роспечать» 80636
Предпечатная подготовка
НАГОРНЫЙ С.И., ДОНЦОВ В.В.
Правовой аспект защиты персональных данных при
создании и ведении баз автоматизированных систем
кадровых служб государственных органов
ООО «Типография «СТАНДАРТ»
Тел.: +7 (495) 223-5462
43
АКИМОВ В.Н., ШОРИН А.О.
Особенности построения систем мониторинга объектов
ЖКХ на основе пакетных радиосетей
49
Рукописи, не принятые к публикации, не рецензируются и не возвращаются.
Мнение редакции не всегда совпадает с точкой зрения автора. Редакция
не несет ответственности за достоверность сведений, содержащихся
в рекламе. Перепечатка материалов из журнала допускается
только с письменного разрешения редакции.
В этом случае статья должна сопровождаться
ссылкой на журнал «Спецтехника и связь».
Дизайн, верстка –
Зайнуллин С.Р.
Отпечатано с готовых диапозитивов
в ООО «Типография «СТАНДАРТ»
105523 Москва,
Щелковское ш., д. 100, корп. 5
Заказ № 151-08
Розничная цена свободная
Журнал зарегистрирован
Федеральной службой
по надзору в сфере связи
и массовых коммуникаций.
Свидетельство о регистрации
ПИ № ФС77-32855
от 15 августа 2008 г.
© НОУ «РосНОУ» 2008 г.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВОЛКОВ Виктор Генрихович,
доктор технических наук
ПРИБОРЫ НОЧНОГО
ВИДЕНИЯ И
ПРИНАДЛЕЖНОСТИ К НИМ
Окончание. Начало в № 1, 2008 г.
В
ПНВ могут быть предусмотрены дополнительные датчики: измеритель температуры окружающего воздуха, календарь, таймер с
предупредительным сигналом. В качестве отдельной опции предусмотрена возможность введения барометра,
альтиметра и указания состояния погоды [2].
ПНВ может быть стыкован с дневным прицелом с помощью адаптера
[3] (рис. 1). Примером может служить
модель F7201 фирмы ITT (США). ПНВ
выполнен на базе ЭОП поколения III,
имеет увеличение, изменяемое в пределах 2,5 – 10х и угол поля зрения, изменяемый в пределах 6,25 – 1,9°.
Длина дневной системы 397,8 мм,
ночной – 312,8 мм, масса соответственно 1,3 и 1,71 кг. Диаметр выходного зрачка 5 мм при его удалении 76 мм
для дневного и ночного прицелов [3].
2
В состав ПНВ может входить микрофон с наушниками для обнаружения
звуков. В частности, монокуляр Sonic
2,5×42 мм фирмы Bushnell (США) [2]
обеспечивает видение на дальностях
от 1,2 до 180 м при массе 0,397 кг, габаритах 170×95×70 мм, напряжении питания 3 В. Возможно обнаружение объекта по звуку на дальности до 80 м [2].
Рис. 1. Согласование модуля ПНВ
с дневным прицелом с помощью
адаптера: 1 – дневной прицел
с адаптером; 2 – его окуляр;
3 – модуль ПНВ
Очки ночного видения могут быть
использованы совместно с лазерной
системой связи [5]. Фирма Air Force
Philips Laboratory (США) разработала систему связи на основе полупроводникового лазерного излучателя.
Этот излучатель может быть использован и как передатчик в системе связи,
и как ИК-осветитель для очков ночного видения. Связь с его помощью может осуществляться на 1 – 2 км. Суженный пучок лазерного излучения
направляется к приемнику, выполненному на быстродействующем светодиоде. При питании лазера от =9 В
оператор может поддерживать связь в
течение 4 ч.
Обычно ПНВ питается от автономного встроенного источника питания:
две батареи типа АА напряжением
2,2 – 3 В или одна батарея типа АА напряжением до 1,5 В. В последнем слу-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обзор
чае источник питания быстро вырабатывает свой ресурс, в особенности при
дополнительном включении встроенного ИУ светодиодного источника подсвета. Чтобы не было проблем с заменой источников питания, ПНВ может
питаться также и от дополнительного
источника питания (бортсеть транспортного средства) через соответствующий преобразователь напряжения. Например, очки ночного видения
ПНВ-10Т ФГУП «Альфа» (РФ) могут
питаться не только от автономного источника питания с напряжением 2,2 –
3,2 В, но и через преобразователь напряжения низковольтный (ПНН) от
бортсети постоянного тока с напряжением =10 – 14,5 или =22 – 29 В. Для
очков ночного видения «Альфа-2031»
той же фирмы, предназначенных для
пилота, тоже может быть использован
ПНН для питания от бортсети вертолета =22 – 29 В [6]. Эти ПНН входят в
комплект указанных ПНВ.
ФГУП ПО НПЗ (РФ) для питания
ПНВ использует контейнер К-316 –
гибридно-электрический аналог аккумуляторной батареи 5Д-0,55С. Источниками питания в конкретном случае
служат три первичных источника тока
типоразмера АА напряжением 1,5 В.
Выходное напряжение равно =6 В.
Контейнер К-316 применяется в серийных ПНВ 1ПН58, 1ПН51, 1ПН52,
1ПН54, 1ПН53, 1ПН11 [7]. Для питания
оптического прибора ПАГ17 и ПНВ
1ПН34, 1ПН32 используется контейнер 2НКБН-1,5-316 – гибридно-электрический аналог щелочного аккуму-
лятора 2НКБН-1,5. В нем источники
питания – четыре первичных источника тока типоразмера АА напряжением 1,5 В.
Для контроля уровня заряженности
первичных элементов тока типоразмера АА напряжением 1,5 В используется устройство контроля УК-316. Диапазон контроля напряжения составляет
1,1 – 1,4 В. Качество элементов и необходимость их перезарядки (если используется аккумулятор типоразмера
АА (НЛЦ-0,9 и подобные) определяется на световом индикаторе.
Фото 2. Согласование дисплея с
объективом очков ночного видения
ANVIS для пилота
Фото 1. Устройство зарядноразрядное бортовое УЗР-УБ
Для одновременной зарядки двух
аккумуляторов типоразмера АА (НЛЦ0,9 и подобные) от сети с напряжением
22 В, 50 Гц служит устройство зарядное УЗ [7], для заряда-разряда одного или одновременно четырех аккумуляторов аналогичного типа и от той
же сети служит устройство зарядноразрядное унифицированное УЗР-УБ
(фото 1) [8]. Ток разряда составляет
180 ± 20 мА, ток заряда номинальный
90 ± 20 мА, ток заряда ускоренный
270 ± 20 мА. Время заряда в номиналь-
Фото 3. Очки ночного видения серии «Орион» с креплением на маске
ном режиме не более 16 ч, в ускоренном режиме – не более 3 ч, температура зарядки аккумуляторов от -10 до
+50° С, температура эксплуатации от
-50 до +50° С, габариты устройства
145×130×65 мм, масса не более 0,9 кг.
Важным дополнением к ПНВ является дисплей, на который выводится
различная информация, содержащая
навигационные данные, прицельные
параметры, справочные сведения и
т.п. Фирма Elbit Computers Ltd. (Израиль) разработала систему, обеспечивающую стыковку такого дисплея с очками ночного видения ANVIS для пилота
(фото 2) [9]. С помощью системы зеркал дисплей оптически сопряжен с одним из объективов очков, благодаря
чему информация с дисплея вводится
непосредственно в поле зрения прибора. Масса дисплея не превышает
0,11 кг, его питание осуществляется от
бортсети вертолета =28 В. Угол поля
зрения дисплея равен 32×24°, разрешающая способность 512×512 пикселей,
стабильность позиционирования лучше 5%. Наличие дисплея на входе очков не ухудшает их характеристики.
Принадлежностью ПНВ могут служить теплообнаружители или простейшие портативные тепловизоры, о
которых говорилось в [10]. Однако такая принадлежность может быть отнесена скорее к будущему, чем к настоящему, из-за высокой стоимости
тепловизоров.
Широко распространенными принадлежностями к наголовным ПНВ являются наголовные крепления в виде
масок и ременных оголовий, а также
кронштейны для крепления ПНВ к
шлемам различного вида.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Рис 2. Закрепление ночного монокуляра «Альфа-9022»
на оголовье: 1 – застежка; 2 – 6 – ремни; 7 – обод; 8 –
механизм крепления; 9 – подбородник; 10 – застежка;
11 – винт, 12 – направляющая; 13 – кронштейн; 14 –
переключатель; 15 – крышка; 16 – кнопки; 17 – объектив;
19 – ИК-осветитель; 20 – окуляр
Фото 4. Крепление ПНВ нашлемное универсальное
«Альфа-6211» : а – крепление отдельно; б – крепление на
шлеме «Скат» с ПНВ «Альфа-9022» в рабочем положении;
в – то же в нерабочем положении
Первоначально крепление очков ночного видения или наголовных ночных монокуляров осуществлялось с помощью
лицевой маски. Такой характер крепления был использован
в очках ночного видения серии «Орион» [11] (рис. 3). Однако
такой вид крепления неудобен тем, что создается нагрузка
непосредственно на лицо оператора. Поэтому наибольшее
распространение получило ременное оголовье, регулируемое под любой размер головы (рис. 2) [6]. Крепление ПНВ
на голове достигается с помощью сопряжения кронштейна
ПНВ с направляющей оголовья типа «ласточкин хвост». Винт
11 служит для жесткой фиксации ПНВ на направляющей 12.
Кнопка 18 служит для снятия ПНВ после освобождения винта 11. С помощью кнопки 16 возможен перевод закрепленного на оголовье ПНВ из рабочего положения в нерабочее
(откидывание ПНВ вверх с последующей фиксацией) и наоборот. Направляющая 12 допускает регулировку продольного положения ПНВ по отношению к лицу. Подбородник 9
обеспечивает дополнительную фиксацию оголовья.
Рис. 3. Крепление очков ночного видения «Альфа-2031» на шлеме пилота ЗШ-7:
а – в рабочем положении: 1 – кнопка, 2 – флажок, 3 – тарелка, 4 – винт, 5 – крышка-выключатель, 6 – крышка,
7 – кнопка, 8 – направляющая, 9 – противовес, 10 – крюк, 11 – пружина, 12 – направляющая, 13 – фиксатор, 14 – кабель,
15 – хомут пружинный, 16 – винт, 18 – рычаг, 23 – разъем типа ЛА-5, 26 – кронштейн, 27 – винт, 28 – левый монокуляр,
29 – правый монокуляр;
б – в нерабочем положении: 17 – кольцо;
в – подключение очков «Альфа-2031» к бортсети через ПНН: позиции 19 – ПНН, 20 – кабель, 21 – кабель питания ПНН
от бортсети, 22 – розетка, 23 – вилка, 24 – втулка
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обзор
Фото 5. Специализированное
крепление наголовных ПНВ фирмы
ITT (США) для шлемов пилота
Фирма ITT (США) выпускает большое количество специализированных
кронштейнов для крепления ПНВ на
шлемах различного типа (фото 5) [3].
Фирма SAGEM SA (Франция) разработала свои варианты крепления очков
пилота (фото 6) [12].
Для сокращения номенклатуры
креплений представляется целесообразным использовать крепление нашлемное унифицированное «Альфа-6211» (фото 4), разработанное и
серийно освоенное на ФГУП «Альфа» для практически любого отечественного и зарубежного шлема, кроме шлема для пилота [13]. Регулировка
положения ПНВ, установленного в таком креплении, может осуществляться относительно глаз наблюдателя по
вертикали (вверх-вниз), по горизонту (влево-вправо) и по углу наклона в
вертикальной плоскости. Крепление
Фото 6. Крепление фирмы SAGEM
(Франция) очков ночного к различным
шлемам пилотов
обеспечивает быстрый перевод ПНВ
из рабочего положения в нерабочее
и обратно с последующей фиксацией
Рис. 4. Ночной бинокль «Альфа-3122» со съемным ремнем : 1 – объектив,
2 – корпус, 3 – рукоятка, 4 – наглазник, 5 – корпус, 6 – крышка,
7 – переключатель, 8 – ИК-осветитель, 9 – кронштейн, 10 – патрон осушки,
11 – крышка, 12 – ремень
в каждом из этих положений, а также
быстрый монтаж/демонтаж ПНВ по
отношению к шлему. Крепление обладает повышенной стойкостью к климатическим и механическим нагрузкам, надежно в эксплуатации и удобно
в работе. Масса крепления с регулируемыми ремнями составляет 0,2 кг, без
ремней – 0,184 кг, габариты крепления 133×63×68 мм [13].
Однако сопряжение очков ночного видения со шлемом пилота требует специфического крепления. Оно
должно обеспечивать регулировку положения очков по отношению к глазам
оператора по всем 6 степеням свободы.
Внешний вид зарубежных устройств
креплений такого типа показан на фото 5, 6. Крепление очков «Альфа-2031»
к шлему ЗШ-7 пилота показано на
рис. 3. Крепление обеспечивает плавную регулировку по всем 6 степеням
свободы с последующей фиксацией.
При необходимости катапультирования пилота предусмотрено автоматическое сбрасывание очков [6].
Для ношения ПНВ может быть использован съемный ремень (рис. 4) [6].
Все ПНВ герметизированы. Но для
полной гарантии отсутствия внутри
ПНВ влаги в конструкцию ПНВ обычно входит патрон осушки. Один патрон стоит на приборе (рис. 4), а другой
находится в комплекте ПНВ для замены отработавшего патрона. Внешний
вид патрона осушки дан на рис. 5.
В комплект ПНВ входят наглазники
из мягкой резины. Они могут охватывать все глазное яблоко (рис. 4, позиция 4), а могут представлять собой простейшее резиновое кольцо (рис. 3б).
Рис. 5. Патрон осушки: 1 – втулка,
2 – силикагель-индикатор,
3 – оправа, 4 – колпачок, 5 – кольцо,
6 – стекло смотровое
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Фото 8. Ночные прицелы различного типа с кронштейном крепления прицела
к оружию: а – РН-6К; б – ПН6К-4; в – ПНбК-5; г – ПН15К; д – ПН-17К
тящемуся зеленому пятну от экрана
ЭОП не играет роли, например, в очках пилота. Фактически наглазники
являются адаптерами, сопрягающими
окуляр ПНВ с глазом оператора. Однако существуют и адаптеры другого
назначения. В частности, фирма ITT
(США) применяет адаптер для сопряжения с объективом ПНВ малогабаритного устройства TS-4348/UV, позволяющего измерить разрешающую
способность ПНВ (фото 7). Фирма ITT
предлагает также адаптеры формата
Фото 7. Устройство тестирования
TS-4348/UV с адаптером (в верхней
части) (а) и характер стыковки
этого устройства с очками ночного
видения (б)
Последние применяются там, где демаскировка ПНВ по проектируемому
через окуляр на лицо оператора све-
14
16
13
1
1 и 2/3” для стыковки ПНВ с фото- и
с видеокамерами, а также адаптер,
позволяющий сузить угол подсвета встроенного в ПНВ ИК-светодиода
с 40 до 20° и тем самым увеличить дальность подсвета с 10 до 50 м [14].
К адаптерам относятся также устройства крепления ночных прицелов
к оружию. При этом различают кронштейны бокового крепления, верхнего крепления и планки для крепления
к оружию различного типа [15]. Особый интерес представляют кронштей-
12
11
2
3
17
18
8
6 7
5
4
10
15
9
Рис. 6. Комплект укладки ночного прицела: 1 – укладочный кейс; 2 – сумка; 3 – салфетки; 4 – источник света для
создания коллимированного излучения в темноте; 5 – коллиматор холодной пристрелки для оружия калибра 5,56 мм
или 7,62 мм; 6 – ствольный вкладыш для установки на оружии коллиматора холодной пристрелки; 7 – запасные
аккумуляторные батареи НЛУ-0,9; 8 – батарея типоразмера АА; 9 – устройство контроля состояния батареи,
10 – кабель зарядного устройства; 11 – источник питания системы для низких температур; 12 – источник питания
зарядного устройства; 13 – крышка коллиматора выверки оси; 17 – защитная крышка; 18 – наглазник
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обзор
Фото 9. Специальный инструмент фирмы ITT для регулировки ПНВ: приспособление для завинчивания стопорного
кольца и закрепления объектива в корпусе ПНВ (модель AN/AVS-6) (а) и окуляра (б); вращатель фиксатора ЭОП и ключ,
используемый для затягивания стопорного кольца (в); шестигранный гаечный ключ 1/16” для перемещения объектива
вдоль его резьбовой поверхности (г); вращатель клапана продувки, используемый для его затягивания после продувки
(д)
ны крепления фирмы ITT, сопрягающие дневной коллиматорный прицел
Aimpoint и ночной монокуляр, а также
кронштейн крепления к оружию лазерного целеуказателя [4]. ЗАО «Юпитер (РФ) разработало отечественный
Рис. 7. Комплект укладки очков ночного видения РН-14К: 1 – очки ночного
видения; 2 – сумка; 3 – маска; 4 – руководство по эксплуатации; 5 – лазерный
целеуказатель; 6 – объектив сменный, создающий увеличение прибора 4х; 7
– фильтр для этого объектива; 8 – зеркально-линзовый сменный объектив,
создающий увеличение прибора 8х; 9 – фильтр для этого объектива; 10 –
зарядное устройство; 11 – источник питания; 12 – кабель; 13 – источник
питания при низких температурах; 14 – блок контроля УК-316; 15 – оголовье;
16 – батарея типоразмера АА; 17 – аккумуляторы НЛЦ-0,9
вариант устройства сопряжения дневного коллиматорного прицела и ночного монокуляра [14]. Ночные прицелы различного типа с кронштейнами
крепления к оружию представлены на
фото 8.
Совокупность принадлежностей образуют комплект ПНВ. Его характерный вид представлен на рис. 6, 7 [16].
ПНВ обычно укладывают в специальную сумку, а вместе с принадлежностями – в укладочный футляр. Приспособления для выверки ночных
прицелов представлены на рис. 6.
Для юстировки ПНВ используется
специализированный инструмент. Его
характерные виды и способы применения показаны на фото 9 [3].
Содержание данной статьи, конечно, не исчерпывает всего многообразия принадлежностей к ПНВ, но дает
понятие о наиболее распространенных и типичных видах этих принадлежностей, которые непрерывно совершенствуются с учетом развития
техники ПНВ и расширения их областей применения.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Волков В.Г. Приборы ночного видения и принадлежности к ним/ Спецтехника и связь, 2008, № 1, с. 3 – 10.
Night Vision. Проспект фирмы Bushnell Performance Optics, США, 2004.
ITT Industries International Military Catalog 2004. Night Vision Products. Каталог фирмы ITT, США, 2004.
ITT Industries International Low Enforcement and Security Catalog 2004.Каталог фирмы ITT, США, 2004.
DeMeis. Laser secures troop communications /Laser Focus World, 1996, Vol. 32, No. 9, p. 32.
Приборы ночного видения. Каталог ФГУП «Альфа», М., 2006.
Модернизация источников питания для дневных приборов и приборов ночного видения. Проспект ГУП ПО «Новосибирский приборостроительный завод», Новосибирск, 2002.
8. Устройство зарядно-разрядное унифицированное бортовое УЗР-УБ. Проспект ФГУП «Альфа», М., 2006.
9. Волков В.Г. Приборы подводного видения/ Специальная техника, 2003, № 3, с. 2 – 15, № 4, с. 2 – 10.
10. Волков В.Г. Многоканальные приборы ночного видения наземного применения/ Специальная техника, 2001, № 2,
с. 13 – 20.
11. Приборы ночного видения СКБ ТНВ ФГУП НТЦ ПО «Орион», М., 1997.
12. Pilot Night Vision Goggles CN 2H. Проспект фирмы SAGEM SA, Франция, 2004.
13. Крепление нашлемное для приборов ночного видения «Альфа-6211». Проспект ФГУП «Альфа», М., 2006.
14. Материалы по всесуточному прицельно-наблюдательному комплексу на базе многофункционального ночного монокуляра ЮТ-1М производства ЗАО «Юпитер». ЗАО «Юпитер», г. Валдай Новгородской обл., 2007.
15. Прицелы для охотничьего оружия. Кронштейны и планки. Проспект ЦКБ «Точприбор», Новосибирск, 2006.
16. Ночные наблюдательные приборы. Проспект ФГУП ПО «Новосибирский приборостроительный завод», Новосибирск,
2002.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЗВЕЖИНСКИЙ Станислав Сигизмундович,
доктор технических наук
ПАРФЕНЦЕВ Игорь Валерьевич,
кандидат технических наук
МЕТОД МАГНИТОМЕТРИЧЕСКОГО
ОБНАРУЖЕНИЯ
ВЗРЫВООПАСНЫХ ПРЕДМЕТОВ
П
роблема гуманитарного разминирования, а также поиск неразорвавшихся боеприпасов (НВБ)
являются в настоящее время весьма насущными. На территории более
чем 70 «проблемных» стран заложено
от 60 до 120 млн. мин (по разным данным), не говоря уже о существовании
8
миллионов неразорвавшихся снарядов и авиабомб, оставшихся не только со времен Второй мировой войны,
но и как «остатки» военных полигонов (только в США их более 20). В мире каждый год от мин погибает около
26 тыс. человек, в таких странах, как
Ангола, в среднем у одного из 334 ам-
путирована конечность, в Камбодже
таких инвалидов более 25 тыс. человек, количество мин превышает число жителей. Другими проблемными
странами являются Афганистан, Ирак,
Кувейт, Индия, Колумбия, Ливан, Йемен, Мозамбик, Чад, Непал, Босния и
др. Более 22 млн. человек в мире каж-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
методы
дый день подвергаются риску в условиях минной опасности, при этом прогнозируется, что кризис, связанный с
этим фактором, будет только нарастать [1, 2]. Две трети стран присоединилось к Конвенции (вступила в силу
с 1 марта 1999 г.) о запрещении противопехотных мин − наиболее распространенных взрывоопасных предметов (ВОП). Но России, США, Израиля,
Китая − крупнейших мировых производителей − в их числе не было (на начало 2005 г.).
В мире существует достаточно много организаций, кроме подразделений
военно-инженерных войск, которые
решают практические задачи по поиску ВОП и разминированию местности,
в их ряду важнейшее место занимает
Женевский международный центр гуманитарного разминирования (GICID)
[3]. Проводятся периодические международные
научно-практические
конференции и рабочие совещания
(наиболее значимые − UXO Forum,
UNMAS Conf., US HDR Workshop, NDR
Forum и др.), несколько научных лабораторий при университетах (Канада), прикладных НИИ (Германия, Великобритания) или военных научных
лабораторий (США) проводят исследования в целях увеличения эффективности поиска. Однако ввиду комплексного характера и сложности
проблемы единственно оптимального
способа обнаружения и идентификации ВОП не существует [2, 3].
Химические (запах) и биологические (собаки, крысы и даже насекомые)
методы поиска хотя и применяются,
но обладают явной субъективностью,
а значит недостоверностью результатов. Преимущественно используются физические методы обнаружения
ВОП: активное электромагнитное зондирование приповерхностного слоя
грунта электромагнитными импульсами и синусоидальными полями (металлообнаружители 2 − 50 кГц, георадар
100 – 900 МГц), сейсмической волной
и нейтронным излучением, регистрация аномалий электропроводности и
плотности грунта, измерения инфракрасного и гравитационного полей и
пр. [2 – 5]. Каждый имеет свои преимущества и недостатки, выделить
оптимальный невозможно, иначе бы
промышленность выпускала, а инженеры использовали бы только его.
Наиболее широко применяемыми являются гармонические (FM –
frequency domain) или импульсные
(TD – time domain) активные металлообнаружители или металлоискатели,
принцип действия которых основан
на регистрации вторичного электромагнитного поля, наводимого токами
Фуко в металлическом теле под действием возбуждаемого первичного поля [3, 5]. В настоящее время более 30
фирм за рубежом и в России производят такие приборы, самыми известными являются CEIA (изделия MIL-D1,
MIL-D1/DS, Италия), Vallon (VMC1,
VMH2, VMH3, VMH3CS, VMM3,
VMW1, Германия), Ebinger (EBEX-420,
EBEX-535, Германия), Fisher (1235-X,
1266-XB, Германия), Minelab Electronics (FIA4, F3, F1A4, Австралия), Shiebel Electronics (AN-19/2, ATMID, MIMID, Австрия), Geonics (EM61-Mk2,
Канада), Guartel (MD4, MD8, MD2000,
Великобритания), Whites (AF-108,
DI-PRO-5900, MXT-300, DFX-300, Spectrum-XLT, США), Garrett (GTAx-550,
GTP-1350, GTI-2500, США), «АКА-Контроль» («Пилигрим-7246», «Кондор7252», «Вектор-7262», Россия).
В ряду методов обнаружения ВОП
значимое место занимает поиск магнитных аномалий (MAD – magnetic
anomaly detection), которые создаются
ферромагнитными металлическими
оболочками абсолютного большинства
ВОП [2, 4, 6]. При этом безоболочные
взрывные устройства или специальные боеприпасы не обнаруживаются, однако они обладают наименьшей
поражающей силой, так же неустойчиво обнаруживаются и другими методами. MAD – один из самых «глубоких» методов поиска, позволяющий
обнаруживать ВОП (например, крупные авиабомбы, фугасы) на глубинах
до 8 м. Кроме того, магнитометрический метод является пассивным, что
обеспечивает неподрыв ВОП инициирующими физическими полями при
активном зондировании, что зачастую
необходимо.
В литературе метод поиска ВОП по
выявленным аномалиям магнитного поля Земли (МПЗ) выделяется как
один из самых перспективных [2, 7 –
9], обоснованы достижимые характеристики регистрирующих приборов – магнитометров и градиентометров, показаны ограничения. В данной
работе развиваются некоторые положения магнитометрического метода
поиска ВОП.
Метод реализуется с помощью пассивных «векторных» градиентометров,
в максимальной степени устраняющих
действие постоянного (главного) МПЗ,
которое имеет ничтожный пространственный градиент. Таковые приборы
используют 2 идентичных датчика –
феррозонда [10], разнесенных вдоль
оси чувствительности (ОЧ) на 25 –
170 см и регистрирующих с большим
градиентом магнитные аномалии, возможно связанные с ВОП [6, 9]. Неградиентометрические приборы поиска,
основанные, как правило, на квантовых магнитометрах с оптической накачкой паров цезия или калия (Geometrix G-858, США; Scintrex NAVIMAG,
Великобритания) применяются в основном для снятия карты магнитного поля на местности. После этого возможен поиск ВОП по карте магнитных
аномалий, «с ходу» он затруднителен.
Кроме того, квантово-оптические приборы относятся скорее к классу научных и обладают, даже по отношению
к недешевым феррозондовым градиентометрам, повышенной стоимостью
(порядка 20 тыс. долларов), требуют
более бережного и компетентного обращения, чем это предписывается для
обычных поисковых приборов.
Производителей
магнитометрических средств поиска ВОП в мире
примерно в 3 раза меньше, чем производителей металлоискателей, а в
России только один – НИИ «Проект», г. Томск (изделие «МБИ-П»).
За рубежом это, прежде всего, Institute Dr. Forster или Foerster (FEREX
4.032, Германия), Ebinger (MAGNEX
120LW, Германия), Vallon (EL1302D2,
Германия),
Schontedt
Instument
(GA-72 Cd, GA-52Cx, GA-92XT, США),
CST (Magna-Trak, США), Geoscan Research (FM-256, Великобритания), Bartington Instruments (Grad601, Великобритания). Большее распространение
металлоискателей вызвано тремя основными причинами:
1) существенно меньшая стоимость;
2) возможность обнаружения любых
металлов;
3) расширенная область применения – поиск кладов, трубопроводов
и кабелей в укрывающей толще, археология.
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Таблица 1. Сравнительные характеристики пассивных градиентометров и активных металлоискателей для поиска
взрывоопасных предметов
Экспертная оценка
Характеристика метода (прибора)
Пассивный
градиентометр
Активный
металлоискатель
Энергопотребление (типично), Вт
0,1 − 0,2
1−2
Продолжительность непрерывной работы от штатной батареи,
аккумулятора (типично), ч
30 − 120
5 − 20
только черный
(ферромагнетик)
любой
3/ 8
0,6/ 3 (антенна ∅1 м)
неудовлетворительно
удовлетворительно
Работоспособность в воде, в том числе соленой
да
нет
Влияние проводимости грунта (дождь, снег) на эффективность
работы
нет
существенная
Зависимость полезного сигнала от глубины R залегания ВОП
~ 1/R3…1/R4
~ 1/R6
Чувствительность к малым ферромагнитным предметам вблизи
поверхности
повышенная
высокая
нет
повышенная
Относительная интенсивность ложных тревог,
ВОП/ посторонние предметы (типичная местность поиска)
высокая,
1/ 3 − 5
умеренная,
1/ 1 − 2
Влияние близких подземных металлических труб и силовых
линий, сеточных заборов
высокое
умеренное
незначительное
высокое
высокая
умеренная
3−5
10 − 15
Оценка глубины залегания и типа ВОП
да
незначительная
Оценка размера и ориентации ВОП в грунте
да
незначительная
Возможность оценки типа металла
нет
незначительная
да, 2 − 4 зонда
нет, только
на автоплатформе
3−5
5−9
4000 − 18 000
800 − 4000
28 000 (FEREX 4.032,
4 канала)
17 000 (Defender-2000,
16 каналов, Vallon)
Обнаружение металла
Глубина поиска, типично/максимум, м
Работоспособность в железистых грунтах
Чувствительность к металлическому неферромагнитному
мусору
Влияние близкорасположенных подземных кабелей связи (медь,
свинец)
Эффективность функционирования при неровном рельефе
Точность локализации цели (типично), см
Объединение в мультисенсорную систему,
переносную или на колесной базе (тачка)
Масса прибора (типично), кг
Цена прибора, доллар (в Европе)
Цена мультисенсорной системы, доллар (в Европе)
В доступных научных работах и отчетах отмечается, что наилучшими
характеристиками по обнаружению
ВОП обладают приборы, комбинирующие пассивный магнитометрический и активный электромагнитный
принципы обнаружения, например,
ERDC EM61HH & G-822, SAIC STOLS/
VSEMS (на велосипедной базе),
10
SAIC MSEMS [11 – 13]. Такие системы,
обнаруживающие любой тип металла,
типично конструируются в виде линейки датчиков. Они конструируются
на велосипедной или автомобильной
базе, весьма дороги, изготавливаются
штучные экземпляры. В табл. 1 приведены сравнительные характеристики
пассивных магнитометров и активных
металлоискателей, проанализированные на основании ряда работ [1, 2, 4,
7, 11 – 14] и полученные посредством
экспертных оценок.
Таким образом, преимуществами
пассивных градиентометров перед металлоискателями являются:
1) бóльшая в среднем в 2 раза (по сравнению с металлоискателями) мак-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
методы
симальная глубина поиска ВОП в
стальных (ферромагнитных) оболочках;
2) независимость функционирования
от проводимости грунта, климатических условий, наличия воды;
3) высокая точность локализации цели и потенциальная возможность
достоверного прогнозирования глубины залегания, типа и ориентации
ВОП в пространстве;
4) возможность объединения в мультисенсорную систему (переносную
или на колесной базе), обеспечивающую максимально высокую скорость поиска «с ходу».
Для активного металлоискателя важна не столько масса конкретного ВОП,
сколько площадь поверхности, связанная с его диаметром d. При этом, как
показывает практика, для оценки максимальной глубины hMAX обнаружения
ВОП с помощью «хорошего» активного металлоискателя в условиях сухого
грунта (проводимость104 − 105 Ом×м),
допустима инженерная формула [11]:
,
(1)
где d − диаметр (минимальный габарит) ВОП.
Полезные качества ВОП как объекта пассивного магнитометрического
обнаружения обусловливают: 1) глав-
ным образом масса m (объем V) ферромагнитной защитной оболочки, которая, как правило, не меньше массы
взрывчатого вещества (ВВ); 2) в меньшей степени форма предмета, характеризуемая отношением максимального
геометрического размера к минимальному или отношением длины к диаметру; 3) в наименьшей степени магнитная
проницаемость μ ферромагнетика.
При этом максимальная глубина поиска hMAX связана с достижимой
чувствительностью градиентометра
dB/dr, а также с формой и массой ферромагнитной оболочки сложной зависимостью. Она упрощается, если принять, что: 1) форма «магнитомягкого»
ВОП − шар; 2) магнитная проницаемость μ ≥ 100 (типично); 3) расположение ОЧ градиентометра и магнитного момента М шара, приобретаемого в
постоянном МПЗ с индукцией ВТ − наилучшее, соосное; 4) магнитные шумы
и помехи много меньше чувствительности градиентометра. Такая формула
приведена в [8], с учетом других переменных она приводится к виду:
(2)
где [dB/dr] = нТл/м − достижимая
чувствительность, [ВТ ] = нТл.
На территории РФ магнитное наклонение изменяется практически от
90° (на высоких широтах, за полярным
кругом) до 57° (Владивосток). Величину ВТ на средних российских широтах (С.-Петербург − Астрахань) можно
оценить исходя из известных данных
[21]: ВТ ≈ (5,4 ± 0,4)×104 нТл. При этом
вертикальная составляющая BВ главного МПЗ на территории РФ в среднем в 2,8 раза превышает горизонтальную BГ и является доминирующей, в
среднем можно полагать: BГ ≈ 18 мкТл;
BВ ≈ 50 мкТл.
Наилучшие изделия − градиентометры (типа FEREX 4.032, VALLON
EL1302 D2) характеризуются собственным шумом на уровне ~ 0,3 нТл,
что на базе 0,5 − 0,65 м дает оценку пороговой чувствительности ~ 0,5 нТл/м
[16, 17]. Такую чувствительность, однако, реализовать в реальных условиях невозможно − мешают шумы МПЗ
и «неидеальность» градиентометра
− погрешности несоосности (магнитометрических преобразователей) и
неравенства коэффициентов преобразования. Как показано в работах [6,
8, 18, 20, 22], для типовой окружающей
обстановки (эквивалентный шум не
более 2 – 3 нТл), возможна реализация порога обнаружения
(dB/dr)МИН = 10 нТл/м.
Таблица 2. Массогабаритные характеристики взрывоопасных предметов
Наименование
ВОП
Авиационные
Калибр
(тип)
Масса, кг
Диаметр, Длина,
см
см
Отношение
длины к
диаметру
Макс. глубина
проникновения
(установки) в грунт,
типично, м
кг
мм
ВВ
Ферромагнитная
10
-
0,6
9,4
9
38
4,2
0,8
50
-
34
31
24
110
4,6
2,3
100
-
60
60
27
150
5,6
3,3
250
-
100
170
33
190
5,8
6,5
500
-
200
320
45
250
5,6
6,8
-
82
0,5
2,6
8,2
33
4,0
0,4
-
120
1,4
14,1
12
60
5,0
1,2
-
160
9
32
16
110
6,9
2,1
-
240
32
100
24
160
6,7
3,4
0,03 − 100
0,2 − 300
0,5 − 5
0,05 − 1
Артиллерийские
Противопехотные,
противотанковые
мины, гранаты,
фугасы
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Таблица 3. Характеристики взрывоопасных предметов стран НАТО
Длина, мм
Диаметр, мм
Отношение
длины к диаметру
Масса общая, кг
20 mm М55
75
20
3,8
0,11
37 mm М47
120
37
3,2
0,86
40 mm МК II
179
40
4,5
0,70
40 mm М385
80
40
2,0
0,25
М42
62
40
1,6
0,16
BDU-26
66
66
1,0
0,43
BDU-28
97
67
1,4
0,77
57 mm M86
170
57
3,0
2,7
MK118 ROCKEYE
344
50
6,9
0,61
60 mm M49A3
243
60
4,1
1,3
81 mm M374
480
81
5,9
4,0
M230 2.75'' ROCKET
328
70
4,7
4,3
105 mm M456 HEAT ROUND
640
105
6,1
8,9
105 mm M60
426
105
4,1
12,9
155 mm M483A1
803
155
5,2
25,6
Образцы ВОП
Тогда при подстановке ВТ
и
(dB/dr)МИН в (2) получаем оценку максимальной глубины обнаружения
ВОП градиентометром:
.
(3)
Приравняв (1) и (3), можно сделать
вывод, что для реальных ВОП с диаметром менее 30 см применение градиентометра дает лучшие результаты. В условиях мокрого грунта (проводимость
102 − 103 Ом×м), при наличии постоянной намагниченности и «вытянутости» реального предмета большая предельная дальность обнаружения для
градиентометра обеспечивается практически всегда.
Экспериментальный сравнительный
анализ обнаружительной способности
металлоискателей и градиентометров
подтверждает (3) и показывает, что для
«малых» и «средних» ВОП (калибром
от 20 до 81 мм) при глубинах поиска до
0,5 м (и типовых грунтах) первые лучше
[11, 23]. В области калибров ВОП 100 –
155 мм характеристики сравниваются,
далее имеет преимущество градиентометр. Однако, если размеры излучающей/приемной антенны металлоискателя относительно велики (Vallon VMH
3CS, диаметр ~1 м), то вероятность об-
12
наружения ВОП металлоискателем
на глубинах до 1,5 м даже несколько
выше, чем у пассивного FEREX 4.032
[121]. Таким образом, металлоискатели имеют большую обнаружительную
способность ВОП на тех относительно
малых глубинах (до 1 м), где они функционируют устойчиво.
В табл. 2 представлены массогабаритные характеристики ВОП отечественного производства и максимальная
глубина заглубления при ударе о грунт
типа суглинка. При установке мины
или фугаса на глубину более 1 м его
действие резко ослабевает. В табл. 3
представлены характеристики типичных ВОП НАТО по данным [11, 15].
В ручных градиентометрах два идентичных магнитометрических преобразователя (МП) − феррозонда размещаются в измерительном модуле или
зонде на «жесткой» базе длиной а, их
оси чувствительности параллельны базе [7, 8]. В большинстве известных изделий а = 0,25...1 м, совсем недавно
(3 − 4 года назад) появились изделия с
а = 1,6...1,7 м (Foerster, Vallon) [14, 16,
17]. Однако использование последних
не подразумевает поиск «с ходу» с типичной скоростью 0,2 – 1 м/с, а скорее уточнение места залегания ВОП
практически в стационарном режиме.
На рис. 1 показана условная схема
измерения аномалии магнитной индукции с помощью градиентометра с
базой а; высота Δ нижнего МП1 над
поверхностью (5 – 10 см) по сравнению с вероятной глубиной h нахождения ВОП принимается малой.
Условные оси координат X, Y, Z могут быть связаны соответственно с
направлением по меридиану, широте и радиусу к центру Земли, координаты x, y могут быть привязаны к другой удобной сетке измерений. При
этом направление движения при поиске ВОП происходит условно вдоль оси
OX через равные интервалы (типично 1 м), отложенные по оси ОY. Вектор
МПЗ ВМПЗ направлен к центру Земли (в
южном полушарии наоборот, от центра) под углом c наклонением j.
На глубине h в толще грунта располагается возможный объект обнаружения − ВОП в ферромагнитной оболочке, обладающей индуцированной
(в МПЗ) и/или остаточной намагниченностью. Последняя является случайной величиной, приобретаемой
в основном при изготовлении ВОП
(термообработка), и не подлежит прогнозируемой оценке − даже для одно-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
методы
типных серийных ферромагнитных
предметов она изменяется в пределах более 20 дБ. Как показано в работах [15, 18, 19], при ударе артиллерийского или авиационного ВОП о грунт
происходит его практически полное ударное размагничивание или утрата остаточной намагниченности
(«встряска» доменов). Индуцированная намагниченность зависит от магнитной проницаемости ферромагнетика и его формы и поддается оценке
с погрешностью около ±3 дБ. Обычно
только она и учитывается при оценочных расчетах обнаружительной способности градиентометра.
Однако, это не вполне справедливо для мин, где остаточная намагниченность может и преобладать. Противотанковые (противотранспортные)
мины выполняются обычно в виде
цилиндра или параллелепипеда с наибольшим размером (диаметром) 15 –
30 см, толщиной от 5 до 9 см. Они закладываются на различную глубину
не менее 15 см. Противопехотные мины выполняются в виде дисков или цилиндров диаметром 2 – 13 см, длиной
5 – 10 см, и могут весить менее 30 г.
Они устанавливаются на поверхнос-
ти земли или на глубине не более 5 см
(при большей глубине их поражающая
способность уменьшается).
Переменное поле В(t), которое регистрируется градиентометром при поиске, является помеховым. Поле порождается геомагнитными флуктуациями
(в т.ч. магнитными бурями и суббурями, геомагнитным шумом), полями от
промышленных токов, − как правило,
основной частоты промышленной сети f = 50 Гц (в США – 60 Гц) и ее гармониками [21]. Однако, основной косвенной причиной появления помехового
сигнала при мониторинге ВОП является действие МПЗ при погрешностях
измерительной части градиентометра,
связанных с различиями в двух МП:
1) дисбалансе ΔG коэффициентов преобразования;
2) несоосности (расхождению) Δϕ их
осей чувствительности.
Наиболее трудно минимизируемой погрешностью при изготовлении является вторая: во время эксплуатации тряска, непреднамеренные
удары, температурные изменения
способствуют хаотическому увеличению Δϕ. Для компенсации применяют различные методы, подразделяе-
мые на две группы: электрические и
механические. Предельно достижимая механическая величина несоосности достигается в современных изделиях (например, Institute Dr. Forster)
Δϕ ≈ 0,01° [17]. При начальном положении ОЧ градиентометра перпендикулярно силовым линиям МПЗ указанная несоосность при осуществлении
мониторинга приводит к появлению
помехового сигнала величиной порядка Впом ≈ BТ×Δϕ ≈ 9 нТл.
МПЗ не вполне однородно − на поверхности земли имеется градиент,
однако он пренебрежительно мал и
потенциальную
чувствительность
градиентометрического метода обнаружения ВОП не ограничивает.
Градиент dВ/dr вертикальной (Z) составляющей главного МПЗ в любой
точке на поверхности земли не превышает 0,03 нТл/м − на полюсах, на территории РФ меньше на ~6 дБ, на экваторе нулевой [21, 25]. При этом на базе
а ≤ 1 м такая пространственная неравномерность МПЗ может приводить к
максимальному разностному сигналу
ошибки ΔВош ≤ 0,03 нТл, что находится на уровне собственных шумов современных феррозондов, и им можно
Рис. 1. Измерительная схема поиска ВОП с помощью градиентометра
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
пренебречь.
Городской магнитный шум, обусловленный суперпозицией полей от различных промышленных источников,
как показывает практика, достигает:
.
(4)
Поэтому градиент индустриальных
помех вблизи источников сильных токов (электрифицированный транспорт, ЭЖД, высоковольтные ЛЭП и
пр.) может превышать ошибку небаланса градиентометра. Вследствие
этого в изделиях предусматривается
регулировка, обеспечивающая уменьшение чувствительности в местах, где
уровень шума выше обычного, что
приводит к уменьшению глубины поиска ВОП.
Общеприменимой магнитной моделью ВОП с ферромагнитным объемом
V является магнитный диполь с моментом М, величина которого определяется векторной суммой индуцированной
намагниченности Jи и остаточной намагниченности Jо: М = (Jи+Jо)×V. Индуцированная намагниченность зависит
от формы ферромагнетика и точно определяется лишь в случае изотропного
эллипсоида:
,
(5)
где || χ || − симметричный тензор восприимчивости формы, состоящий из
трех коэффициентов {χx, χy, χz}, причем: χi = χ/(1+χ×Ni), i = x, y, z − индексы
осей симметрии предмета и соответствующей системы координат; χ = (μ−1)
− восприимчивость ферромагнетика; Ni − коэффициенты размагничивания вдоль соответствующих осей, связанные условием нормировки Σ Ni = 1
(для шара Ni = 1/3), зависящие от соотношения длин осей [21, 25].
Несмотря на то, что лишь эллипсоидальные тела имеют однородную индуцированную намагниченность, допущение об этом независимо от формы
тела является повсеместным. При этом
любой ВОП с характеристическим размером rv в первом приближении представляется в виде эллипсоида, коэффициенты размагничивания которого
находятся экспериментально или теоретически [18, 19, 25]. Продолговатые
сфероиды дают очень хорошую аппроксимацию для абсолютного большинства ВОП и могут применяться
для магнитного моделирования, близкое схождение результатов моделиро-
14
вания сфероида с реальными объектами установлено достоверно [18 − 20, 22,
24]. При этом магнитная аномалия от
целикового сфероида близка к полому
сфероиду.
Магнитная индукция В на расстоянии R находится как общее решение
для магнитного потенциала [25]. При
условии R > rv предмет любой формы
с любым распределением намагниченности рассматривается как магнитный
диполь, имеющий момент М (5). Выражение для индукции поля диполя, определяемое величиной и взаимной
ориентацией М и R, известно:
,
где [В] = нТл, [М] = Ам2, [R] = м. Для
градиентометра (рис. 1):
(6)
где m − единичный вектор магнитного момента; r1, r2 − радиус-вектора из
точки нахождения диполя − ВОП к текущему положению соответственно
МП1 и МП2.
Выражения (6) раскладываются по
координатам X, Y, Z (рис. 1) в зависимости от измеряемой компоненты
магнитного поля. При измерении Z −
компоненты выходной сигнал градиентометра: ВГ = BZ1 − BZ2. При прочих
равных условиях максимум обеспечивается, если направления векторов
m, r1, r2 − коллинеарные, градиентометр находится непосредственно над
ВОП, расположенном на расстоянии h
(рис. 1). При этом величина сигнала:
.(7)
При h ≥ 3a выражение (7) упрощается:
.
Если принять, что В0 [нТл] − чувствительность градиентометра, получается
оценка предельной глубины h0 обнаружения ВОП с магнитным моментом М
по сути аналогичная (3), но отражающая магнитные, а не массогабаритные
свойства ВОП:
.
(8)
Зависимости h0 (М,В0,а) − весьма
«плавные», поэтому изменение максимальной глубины обнаружения h0 при
изменении (в некоторых пределах) основных параметров градиентометра
или модели ВОП не столь очевидные.
Разница в чувствительности В0 «хорошего» и «удовлетворительного» прибора может составлять более 20 дБ (например: соответственно FEREX 4.032 и
Schontedt GA-92XT), разница в цене −
приблизительно такая же (в 10 раз).
Разница в их обнаружительной способности составляет всего
дБ.
Ферромагнитная оболочка − полый
эллипсоид приобретает индуцированный магнитный момент М, направленный в общем случае навстречу вектору
ВТ индукции МПЗ, отклоняясь на угол
ϕ, максимальная величина которого
зависит от формы (отношения длины к
диаметру) и ориентации вектора ВТ относительно наибольшей оси симметрии ВОП. Для шара ϕ = 0, для вытянутых эллипсоидов ϕ − конечна. Впервые
на UXO Forum в 1996 г. [19] было заявлено и подтверждено другими работами [18, 24], что направление индуцированной намагниченности (магнитного
момента) артиллерийского и авиационного ВОП лежит в телесном угле относительно вектора МПЗ:
ϕ ≤ 60°.
(9)
Если измеренное градиентометром отклонение вектора М превышает
указанную величину (велик вклад остаточной намагниченности), то появляется аргумент рассматривать выявленный предмет как потенциальную
мину или ложную цель. Если угол ϕ находится в пределах (11) − остаточная
намагниченность несущественная, −
то это может быть снаряд или авиабомба, испытавшие ударное размагничивание.
При картографировании местности
получение информации о направлении вектора М ВОП с помощью единственного градиентометра затруднительно. При этом снимается профиль
магнитуды вдоль первичного направления движения (условно ОХ), с получением значения индукции в точках
измерения типично через 20 – 50 см.
Следующая траектория, отстоящая
типично на 1 м, плохо «связана» с предыдущей, поэтому точность интерполяции карты магнитных аномалий
относительно мала. Для того, чтобы
повысить точность, одновременно регистрируются сигналы с нескольких
(не менее 3-х) градиентометров, «жес-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
методы
Рис. 2. К оценке зоны чувствительности градиентометра
тко» закрепленных вместе и расположенных рядом на некотором расстоянии друг от друга (типично 0,5 м) перпендикулярно линии движения оператора. Дополнительным
преимуществом является увеличение ширины «охвата» зоны вдоль направления движения до 2 − 2,5 м, что приводит
к пропорциональному сокращению времени поиска. В случае единственного градиентометра ширина составляет типично ±(0,25 − 0,5) м в зависимости от чувствительности
прибора В0 и прогнозируемых М и h.
В [6] утверждается, что глубину h залегания ВОП можно
приблизительно определить по ширине огибающей полезного сигнала на уровне 0,5 от максимума, достигаемого в
точке наилучшего расположения (наибольшего приближения) градиентометра. Вид огибающей полезного сигнала и
ширина зоны чувствительности (вдоль оси OY) градиентометра для вертикальной направленности вектора М (вдоль
оси ОZ) требуют уточнения (рис. 2).
При Y = 0 сигнал на выходе максимальный и описывается (7). Пусть Y = L, тогда полезный сигнал ВГ (L,h) = BZ1 − BZ2,
где выражения для компонент индукции магнитного поля в
точках размещения МП1 и МП2 имеют вид:
, (11)
которое при L = 0 эквивалентно (8). При
L0 = 0,82h
(12)
функция (11) обращается в нуль и далее изменяет знак. В
случае, если направление вектора М близко к вертикальному (регистрируется только один максимум от ВОП), определение расстояния L0 от точки максимума до места смены знака дает по (12) предполагаемую глубину нахождения
ВОП. Знание h и величины регистрируемого сигнала ВГ
позволяет оценить величину магнитного момента, а значит
и его предположительный тип, − чем больше магнитный момент, тем больше в общем случае ферромагнитная масса.
Ширина L0,5 зоны чувствительности градиентометра, при
которой полезный сигнал уменьшается на -6 дБ по отношению к максимуму, составляет:
L0,5 = 0,72h,
,
(13)
(10)
.
Если h ≥ 3a, то есть когда ВОП достаточно заглублен, допустима аппроксимация
,
при этом выражение для полезного сигнала ВГ(L) имеет вид:
что несколько меньше, чем показано в [6]. В этом случае
угол 2ψ (рис. 2), в котором возможно обнаружение ВОП по
его магнитной аномалии, при условии обеспечения заданной чувствительности составляет около 40°.
Как показывает анализ результатов моделирования [15,
1 − 20], если карта магнитных аномалий местности точна,
появляется возможность оценки не только глубины залегания ВОП и его типа, но и характера ориентации предмета
в грунте. «Идеальный» магнитный момент М, который ха-
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
рактеризует предмет, приложен в точке, у него нет полюсов − они как бы слиты. Реальные предметы, в том числе
ВОП, имеют полюса: положительный, откуда силовые линии выходят, и отрицательный, куда силовые линии входят, здесь концентрация силовых линий максимальная [6,
21, 25]. Следовательно, вблизи этих точек магнитная аномалия достигает максимумов (с разными знаками), и если они
равны, то предмет находится горизонтально. Если на карте аномалий выявляется только один полюс, это означает,
что ВОП расположен вертикально и второй полюс (невидимый) находится под первым.
Чем длиннее предмет, чем больше он отличается от шара, тем больше расхождение полюсов. Как правило, полюса
располагаются на крайних гранях максимального размера
объекта в силу анизотропии формы [10, 25]. Определение
местоположения полюсов предмета позволяет уточнить
его ориентацию в грунте, а значит сделать процесс разминирования более контролируемым. В [15] установлено, что
в наилучшей степени подходит модель ВОП в виде удлиненного сфероида с отношением максимального размера к
диаметру, равным 3,5. На основании этой и других работ в
табл. 4 приведены данные по магнитным моментам некоторых ВОП, обусловленные индуцированной намагниченностью (Минд) и остаточной намагниченностью (Мост).
Составление карты магнитных аномалий с помощью градиентометра, а лучше с помощью мультисенсорной системы, позволяет оценить глубину залегания, размеры (величину) и ориентацию в грунте возможного ВОП, а значит
Таблица 4. Магнитные моменты неразорвавшихся боеприпасов
Магнитный момент по [15], Ам2
Боеприпас
16
Миндмин
Миндмакс
Мостмакс
1. 20-мм снаряд M55
0,0014
0,0051
0,001
2. M42 (диаметр 40 мм)
0,054
0,010
0,0025
3. 40-мм снаряд MKII
0,012
0,048
0,001
4. 57-мм снаряд APC M86
0,036
0,12
0,048
5. 60-мм минометная мина
0,030
0,12
0,007
6. 60-мм минометная мина M49A3
0,036
0,11
0,04
7. BDU-26 (Ø66 мм)
0,0060
0,079
0,016
8. BDU-28 (Ø67 мм)
0,0014
0,011
0,11
9. 70-мм ракетный снаряд M230
0,02
1,3
7,7
10. 76-мм снаряд АР
0,074
0,26
0,0045
11. 81-мм минометная мина
0,081
0,35
0,13
12. 81-мм минометная мина М374
0,06
0,26
0,045
13. 90-мм снаряд АР
0,127
0,55
0,009
14. 105 -мм снаряд М60
0,255
1,42
0,17
15. 105 -мм снаряд М456
0,146
0,75
0,26
16. 155 -мм снаряд М483А1
0,828
2,61
1,6
По другим источникам,
Мполн, Ам2
0,24 [26]
0,32 [26]
0,68 [26]
0,55 − 1,4 [22]
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
методы
облегчить процесс последующего разминирования. Однако, такие возможности предоставляет только гуманитарное
разминирование. В боевых или приближенным к ним условиях, при задаче обнаружения ВОП «с ходу», составление
карты магнитных аномалий крайне затруднено. Тем не менее увеличение количества градиентометров, одновременно участвующих в поиске (реально до 3 − 4), позволяет не
только пропорционально увеличить ширину зоны чувствительности вплоть до 2 – 3 м, но и более точно идентифицировать место возможного нахождения предмета.
Растр зоны поиска градиентометра в среднем составляет
около 40°. Нахождение мест уменьшения магнитной индукции до нуля или на -6 дБ позволяет оценить глубину залегания предполагаемого ВОП даже «с ходу». Далее возможна
оценка магнитного момента и благодаря этому − определе-
ние типа (калибра) взрывоопасного предмета. Если предполагаемые ВОП − снаряды или авиабомбы, то нахождение
угла отклонения вектора магнитного момента от направления МПЗ в пределах (9) может дать дополнительную информацию о предметах.
Другими полезными новациями в методе магнитометрического поиска ВОП являются вейвлет-анализ карты магнитных аномалий, исключение всех аномалий с моментом
меньшим 0,05 Ам2, нахождение октопольных магнитных
моментов предполагаемых ВОП и другие, описанные в
специальной литературе. Увеличение информативности
процесса магнитометрического и комбинированного обнаружения ВОП является главной линией развития этого
направления специальной техники.
Литература
1. Hussein E.M.A., Waller E.J. Landmine Detection: The Problem and the Challenge// Applied Radiation and Isotopes, 2000,
Vol. 53, p. 557 − 563. /www.unb.ca/ME/LTMD/
2. Дикарев В.И., Заренков В.А., Заренков Д.В. Методы и средства обнаружения объектов в укрывающих средах. СПб.:
Наука и Техника, 2004, − 280 с.
3. www.gichd.org.
4. Mine Action Technology Newsletter, 2006 − 2008. / www.gichd.org/gichd-newsletters/
5. Руководство по вопросам противоминной деятельности. Женева: Женевский международный центр гуманитарного
разминирования, 2005, ISBN 2-88487-028-8, − 271 c.
6. Арбузов С.О. Магниточувствительные поисковые приборы/ Специальная техника, 2000, № 6.
7. Щербаков Г.Н. Обнаружение скрытых объектов. М.: «Арбат-Информ», 2004, − 144 с.
8. Щербаков Г.Н. Средства обнаружения тайников с оружием и боеприпасами в толще грунта/ Специальная техника,
2000, № 2, с. 18 − 23.
9. Щербаков Г.Н., Анцелевич М.А., Удинцев Д.Н. Оценка предельной глубины обнаружения ферромагнитных объектов
искусственного происхождения в толще полупроводящей среды/ Специальная техника, 2004, № 2, с. 29 − 33.
10. Афанасьев Ю.В. Феррозондовые приборы. Л.: Энергоатомиздат, 1986, − 187 с.
11. Survey of Munitions Response Technologies. ESTCP, ITRC, SERDP. − USA, June 2006, − 216 p.
12. Military munitions response actions. Engineering manual. − USA army Corps of Engineers, EM 1110-1-4009, − 15 June 2007, −
346 p.
13. Test, evaluation and demonstration of the man-portable simultaneous EMI and magnetometry system (MSEMS). ESTCP project
200416, 2004 (www.estcp.org).
14. Metal detectors and PPE Catalogue 2005. - Geneva International Centre for Humanitarian Demining. − Geneva, Feb. 2007, −
ISBN 2-940369-01-1, − 203 p (www.gichd.org).
15. Billings S., Pasion C., Walker S., Beran L. Magnetic models of unexploded ordnance/ IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2006.
16. www.vallon.de.
17. www.foerstergroup.de.
18. Billings S.D., Pasion L.R., Oldenburg D. UXO discrimination and identification using magnetometry/ SAGEEP Conference,
Las Vegas, Feb. 10 − 14, 2002.
19. AltshulerT.W. Shape and orientation effects on magnetic signature prediction for unexploded ordnance. Proc.UXO Forum
Mar. 1996, p. 282 − 291.
20. Billings S. D., Herrmann F. Automatic detection of position and depth of potential UXO using a continuous wavelet transforms/
Proc. of SPIE Conference on Detection and Remediation Technologies for Mines and Minelike Targets VII, Orlando, April 21 –
25, 2003, vol. 5089, p. 1012 − 1022.
21. Яновский Б.М. Земной магнетизм. Л.: Издат. ЛГУ, 1978, − 591 с.
22. Billings S., Youmans C. Experiences with unexploded ordnance discrimination using magnetometry at a live-site in Montana/
Journal of Applied Geophysics Special Issue, 2006.
23. Li Y. Improving detection and discrimination of UXO in magnetic environments. SERDP project 1414. March 2006. /
www.serdp.org/research/UX/UX_1414.pdf/
24. Nelson H.H. et. al. Magnetic modeling of uxo and uxo-like targets and comparison with signatures measured by mtads/
Proc. UXO Forum May 1998, p. 282 − 291.
25. Паркинсон У. Введение в геомагнетизм. М.: Мир, 1986, − 527 с.
26. Billings S.D., Pasion L.R., Oldenburg D. Discrimination and classification of UXO using magnetometry: Inversion and error
analysis using robust statistics/ SAGEEP Conference, San Antonio, April 6 − 10, 2003.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПЕТРЕНКО Евгений Сергеевич
ИОНОВ Владимир Владимирович
РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОИСКА
ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
И ВЗРЫВООПАСНЫХ ПРЕДМЕТОВ
НА ОТКРЫТОЙ МЕСТНОСТИ,
ОБЪЕКТАХ ТРАНСПОРТА И
ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
Н
еобходимость повышения эффективности поиска взрывчатых веществ (ВВ) и взрывоопасных
предметов (ВОП) в различных условиях вызывает необходимость постоянного совершенствования используемой в этой области техники и
технологий. В работах [1 − 3] приведены основные результаты исследований и разработок по решению этой
задачи в условиях интенсивных турбулентных потоков, низких температур и при обследовании транспортных
средств. К настоящему времени удалось найти еще ряд технических решений и технологий, оригинальность
и новизна которых подтверждены полученными патентами на изобретения
и полезные модели.
Для решения задачи эффективного поиска ВВ и ВОП в условиях интенсивных турбулентных потоков и низких температур в [1 − 3] предлагалось
использовать пакет, размеры которого превосходят максимальные габариты подозрительных предметов, преимущественно из полиэтилена или
целлофана с одной или несколькими горловинами, снабженными про-
18
резиненной лентой. В качестве нагревательных элементов, способных
в течение нескольких секунд поднять
температуру во внутреннем объеме
пакета и подозрительного предмета до
значений 20…30° С и выше, при которых начинается интенсивное парообразование в ВВ, предлагалось использовать бытовой или промышленный
фен и инфракрасные нагреватели с
автономным (аккумуляторным) и/или
сетевым (220 В, 50 Гц) питанием.
Для решения этой задачи могут быть
использованы и химические нагрева-
Фото 1. Солевая грелка
тельные элементы в виде, например,
солевых грелок (фото 1), не требующих электрического источника питания, а в качестве материала пакета может использоваться трехслойная
воздушно-пузырчатая пленка (рис. 1),
значительно сокращающая тепловые
потери при нагреве внутреннего объема пакета [4].
Решение проблемы повышения надежности выявления ВВ и ВОП в подозрительных предметах и багаже с
относительно изолированным внутренним объемом может быть обеспе-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
АКТУАЛЬНО
Рис. 1.Трехслойная воздушно-пузырчатая пленка
чено путем использования камеры с
жестким корпусом, внутри которой
размещают обследуемый объект. Камера имеет устройство для ее вакуумирования и, как минимум, одно отверстие с узлом сочленения с этим
устройством, имеющим в своем составе съемные блок абсорбции паров ВВ
и заглушку. Это устройство подробно
описано в статье [2].
Для исключения случаев стойкого
загрязнения ВВ внутренней поверхности такой камеры и обеспечения тем
самым возможности ее многократного
использования представляется целесообразным облицовка этой внутренней поверхности пылеотталкивающими материалами типа винипласт или
снабжение ее одноразовым чехлом из
бумаги и/или полиэтилена. При этом
камера может быть совмещена с рабочей камерой стационарной рентгено-телевизионной системы, что позволяет решать задачу одновременного
выявления ВВ, ВОП и оружия [6].
Технология вакуумирования камеры с помощью одной или нескольких
секций низкого давления ударных
труб [3] также получила дальнейшее
развитие.
Очевидно, что при обследовании
транспортных средств необходимо использование секций низкого давления
ударных труб с достаточно большим
внутренним объемом и/или обеспечение достаточно высокой степени их
вакуумирования для компенсации отрицательного влияния на процесс обследования большого объема воздуха
в камере вне пределов транспортного средства. Особенно если речь идет
об обследовании легковых автомашин в камере, рассчитанной на работу с большегрузными транспортными средствами, когда объем воздуха
в этой камере существенно превышает объем обследуемого транспортного средства, и расстояния от диафрагм
секций низкого давления до обследуемых поверхностей легковых автомашин соизмеримы или даже превышают размеры обследуемого объекта.
Такая задача может быть реше-
на путем размещения секций низкого давления ударных труб на нескольких подвижных рамах, которые могут
быть снабжены трехкоординатными
механизмами перемещения [7].
В отличие от предыдущего [3] рассматриваемое устройство может эффективно функционировать вообще
без камеры для транспортного средства и быть мобильным. Устройство содержит одну или несколько секций
низкого давления ударных труб, размещенных на нескольких подвижных
рамах, например: в виде переносных
штативов к кинопроекционному оборудованию. На одной раме может быть
размещено несколько секций. Трехкоординатные механизмы перемещения секций низкого давления ударных
труб обеспечивают удобство их размещения и ориентации в непосредственной близости от характерных зон
(с точки зрения наиболее вероятного
присутствия следов ВВ) транспортного средства. К числу таких зон могут
быть отнесены ручки дверей, рулевая
колонка, замок капота и багажника,
крышка бензобака, колесные ниши и
т.п. За счет существенного приближения секций низкого давления к характерным зонам транспортного средства
появляется возможность значительного уменьшения габаритов секций
и степени их вакуумирования с одновременным значительным повышением эффективности поиска ВВ и ВОП.
Кроме того, появляется возможность
локализации и точного определения
местоположения ВВ и ВОП в отличие
от аналога. Блоки абсорбции паров
ВВ могут быть размещены как внутри каждой из секций низкого давления ударных труб, так и снаружи между обследуемой характерной зоной
транспортного средства и диафрагмой
соответствующей секции.
Задача повышения эффективности устройства при обследовании разнотипных транспортных средств в условиях камеры может быть решена и
путем выполнения, как минимум, одной боковой стенки и потолка камеры с возможностью их плоско-параллельного перемещения и обеспечения
возможности перемещения секций
низкого давления ударных труб на боковых стенках и потолке камеры. Это
позволяет минимизировать объем воздуха в камере вне пределов транспортных средств и максимально приблизить секции низкого давления ударных
труб к объекту обследования [8].
Забор проб воздуха при обследовании транспортных средств на наличие
ВВ может осуществляться с помощью
нескольких всасывающих насосов, к
каждому из которых присоединены
один или несколько гибких воздуховодов. При этом всасывающие оконечности гибких воздуховодов могут быть
снабжены индивидуальными датчиками расстояния и связанными с ними каналами управления индивидуальными
приводами перемещения (рис. 2) [9].
Всасывающие оконечности гибких
воздуховодов с индивидуальными датчиками расстояний и индивидуальными приводами перемещения могут
быть размещены друга от друга на расстоянии 2…10 внутренних диаметров
Рис. 2. Схема устройства для выявления ВВ и ВОП в транспортных средствах
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
воздуховода на одной или нескольких
рамах, снабженных механизмами перемещения.
В данном варианте исполнения устройства блок вакуумирования в виде нескольких всасывающих насосов
3, к каждому из которых присоединен один гибкий воздуховод 4, размещен на П-образной раме 5, перемещаемой вдоль транспортного средства 2,
например, по рельсам, аналогично автоматизированным рентгено-телевизионным комплексам для досмотра
транспортных средств. Всасывающие
оконечности гибких воздуховодов 4
снабжены индивидуальными датчиками расстояния 6 и связанными с ними
каналами управления индивидуальными приводами перемещения 7. Внутренний диаметр гибких воздуховодов
4 может составлять 10…50 мм. Индивидуальные приводы перемещения 7 могут быть электромеханическими или
пневмомеханическими. Блоки абсорбции паров ВВ размещаются между
всасывающей оконечностью каждого
гибкого воздуховода 4 и соответствующим насосом 3.
При осуществлении досмотра рама 5 двигается вдоль транспортного
средства 2. Индивидуальные датчики
расстояния 6 постоянно отслеживают
расстояние между всасывающей око-
нечностью каждого гибкого воздуховода 4 и соответствующей ближайшей
поверхностью транспортного средства 2 и передают по каналам управления сигналы управления на индивидуальные приводы перемещения 7.
Оптимальное расстояние для сбора паров или микрочастиц ВВ с поверхности транспортного средства − не более
50…100 мм. При получении управляющего сигнала от датчика 6 соответствующий индивидуальный привод перемещения 7 обеспечивает выдвижение,
втягивание или сгиб всасывающей
оконечности гибкого воздуховода 4 в
целях обеспечения оптимального расстояния для сбора паров и микрочастиц ВВ с поверхности транспортного
средства 2 и исключения зацепов.
Всасывающие насосы 3 обеспечивают создание разряжения в воздухе вблизи поверхности обследуемого
объекта. Потоки воздуха с микрочастицами и парами ВВ проходят через
блоки абсорбции паров ВВ. Возможный приток воздуха извне через загрязнившиеся уплотнения камеры 1
никак не влияет на результаты обследования. После прохода рамы 5 вдоль
всего транспортного средства 2 блоки абсорбции паров ВВ анализируются на наличие следов ВВ.
Эффективность приведенного уст-
ройства может быть повышена за счет
использования еще одного запатентованного решения, в соответствии с
которым между всасывающими оконечностями воздуховодов размещены
оконечности воздуховодов, из которых воздух выдувается наружу в сторону транспортного средства. [10]. С
помощью потоков воздуха, выдуваемых из воздуховодов наружу в сторону транспортного средства, обеспечивается турбулизация воздуха в районе
наружных поверхностей и во внутренних объемах транспортного средства с
соответствующей значительной интенсификацией процесса отрыва микрочастиц ВВ от различных поверхностей.
В случае использования во всех рассмотренных выше устройствах дополнительно блоков абсорбции наркотических и отравляющих веществ и/или
соответствующих детекторов появляется возможность одновременного
выявления всех опасных веществ.
Таким образом, представленные
технические и технологические решения позволили на новом, более высоком уровне решить проблему значительного повышения надежности
выявления ВВ и ВОП при обследовании различных объектов в различных
условиях. Работы в этом направлении
продолжаются.
Литература
1. Горбачев Ю.П., Королев Н.В., Климов И.Н., Петренко Е.С., Ионов В.В. Некоторые особенности поиска взрывчатых веществ и взрывоопасных предметов с помощью портативных детекторов на открытой местности, объектах транспорта и транспортной инфраструктуры/ Специальная техника, № 3, 2007.
2. Горбачев Ю.П., Королев Н.В., Петренко Е.С., Ионов В.В. Новые возможности поиска взрывчатых веществ и взрывоопасных предметов с помощью портативных детекторов на открытой местности, объектах транспорта и транспортной инфраструктуры/ Специальная техника, № 4, 2007.
3. Петренко Е.С., Горбачев Ю.П., Ионов В.В., Королев Н.В. Дальнейшее развитие технологий поиска взрывчатых веществ
и взрывоопасных предметов на открытой местности, объектах транспорта и транспортной инфраструктуры/
Специальная техника, № 6, 2007.
4. Ионов В.В., Петренко Е.С., Горбачев Ю.П. Устройство для повышения надежности выявления ВВ и ВОП с помощью переносных детекторов ВВ в условиях интенсивных турбулентных потоков и низких температур. Патент РФ на полезную модель № 66812, 2007.
5. Ионов В. В., Горбачев Ю.П., Петренко Е.С., Усачев Е.Ю. Устройство для повышения надежности выявления взрывчатых веществ и взрывоопасных предметов с помощью переносных детекторов ВВ в условиях интенсивных турбулентных потоков. Патент РФ на полезную модель № 66533, 2007.
6. Петренко Е.С., Горбачев Ю.П., Ионов В.В., Усачев Е.Ю. Детектор взрывчатых веществ. Заявка РФ на полезную модель № 2006139816, 2006.
7. Горбачев Ю.П., Петренко Е.С., Ионов В.В. Устройство для выявления взрывчатых веществ и взрывоопасных предметов в транспортных средствах. Патент РФ на полезную модель № 69999, 2007.
8. Петренко Е.С., Ионов В.В., Горбачев Ю.П. Устройство для выявления взрывчатых веществ и взрывоопасных предметов в подозрительных предметах, багаже и транспортных средствах. Патент РФ на полезную модель № 69998,
2007.
9. Ионов В.В., Тригуб В.В., Горбачев Ю.П., Петренко Е.С. Устройство для выявления взрывчатых веществ и взрывоопасных предметов в транспортных средствах. Патент РФ на полезную модель № 69997, 2007.
10. Петренко Е.С., Горбачев Ю.П., Ионов В.В. Устройство для выявления взрывчатых веществ и взрывоопасных предметов в транспортных средствах. Патент РФ на полезную модель № 70991, 2007.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЩЕРБАКОВ Григорий Николаевич,
профессор, доктор технических наук
ШЛЫКОВ Юрий Александрович,
кандидат технических наук
НИКОЛАЕВ Алексей Владимирович,
доцент, кандидат технических наук
БРОВИН Андрей Валерьевич,
кандидат технических наук
К ОЦЕНКЕ
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПРЕДЕЛОВ
В НЕЛИНЕЙНОЙ РАДИОЛОКАЦИИ
Н
аправление локации объектов
искусственного происхождения, обладающих нелинейными свойствами, сверхвысокочастотным полем,
возникло в 70-х гг. прошлого столетия
и получило название нелинейной радиолокации. Одно из возможных направлений развития данного метода зародилось в рамках программы
«METRA» в США. Целью ее являлось
создание вертолетной нелинейной радиолокационной станции, позволяющей выявлять вооруженных людей в
густых зарослях джунглей, нелинейным элементом которых являлись стыки металлов в оружии. Одновременно
в СССР это направление развивалось
по линии специальных ведомств в интересах обнаружения инженерных
мин. Итогом последних исследований
было создание нелинейной перенос-
ной радиолокационной станции ИНМ,
принятой на вооружение в начале 80-х
гг. [1]. Сущность данного метода локации заключалась в регистрации гармоник одночастотных зондирующих сигналов в амплитудно-частотном спектре
сигнала, отраженного от лоцируемого
объекта с нелинейными вольтамперными и вольтфарадными характеристиками. Было установлено, что такими
характеристиками обладают объекты
искусственного происхождения, в составе которых имеются полупроводниковые радиоэлементы, а также точечные прижимные металлические
контакты. Необходимо отметить, что
основная доля энергии отраженного
сигнала при локации таких объектов
будет содержаться в амплитудно-частотном спектре сигнала, отраженного от элементов объекта с линейными
свойствами и лишь некоторая ее часть
с нелинейными. Последнее обстоятельство обуславливает предельные
возможности метода нелинейной радиолокации по обнаружению, поиску
и измерению координат объектов.
Известно, что становлению радиотехники как науки, в широком смысле этого слова, способствовало установление фундаментальных пределов,
определяющих предельно достижимые параметры радиоэлектронной аппаратуры [2]. В настоящее время под
фундаментальным пределом понимают некоторый предел, за которым начинается лавинообразный рост (или
уменьшение) какого-либо качественного показателя радиоэлектронной
аппаратуры. Например, к настоящему времени в области антенной техники установлено четыре фундамен-
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
тальных предела: электрически малая
антенна, сверхнаправленная антенна,
сверхразрешающие антенны и антенны с высоким усилением. Качественный анализ процессов, протекающих
в нелинейных электрических элементах объектов поиска, показывает, что в
нелинейной радиолокации также имеется свой фундаментальный предел –
это предел дальности обнаружения. В
большинстве случаев он обусловлен
электрическим пробоем полупроводниковых нелинейных элементов (р-п
перехода полупроводникового радиоэлемента, точечного прижимного металлического контакта с туннельной
проводимостью и др.). При удалении
объекта поиска от нелинейной радиолокационной станции, при фиксированной чувствительности ее приемного устройства, требуется увеличивать
плотность потока мощности, падающего на объект сверхвысокочастотного поля. Только в этом случае будет
обеспечиваться обнаружение объекта
искусственного происхождения. Однако при достижении определенной,
в каждом случае своей, плотности потока мощности произойдет пробой
нелинейного элемента – чаще всего
электрический пробой р-п перехода.
При этом происходит лавинообразное
уменьшение нелинейной эффективной поверхности рассеяния объекта
поиска, который становится «невидимым» для нелинейных радиолокационных станций. Именно величина максимально возможного наведенного
напряжения на нелинейном элементе и будет определять (при фиксированной чувствительности приемника) дальность действия нелинейного
радиолокатора по обнаружению конкретного объекта поиска. Наибольшая дальность будет обеспечиваться
для объектов, в которых нелинейный
элемент наилучшим образом согласован с переизлучающей антенной (т.е.
остальной конструкцией). Именно в
этом случае обеспечивается наибольшая переизлучаемая мощность (на
гармониках) при меньшем напряжении на нелинейном элементе.
Необходимо отметить, что в обычной (т.е. линейной) радиолокации отсутствует фундаментальный предел по
дальности обнаружения. Увеличение
излучаемой мощности передатчика радиолокационной станции практически неограниченно увеличивает даль-
ность обнаружения объектов вплоть
до космических масштабов. Формально предел дальности здесь тоже может
наступать при напряженности электрической составляющей падающего
электромагнитного поля, сравнимой
с внутриатомными напряженностями
электрического поля вещества (металла, пластмассы), имеющими огромную
величину. На практике он ограничен
возможностями современной науки
по созданию мощных передающих устройств, высоконаправленных антенных систем и чувствительных приемных устройств (ориентировочно они
составляют следующие пределы по
импульсной мощности Ри до нескольких сот кВт в импульсе, коэффициенту направленного действия G до 20 000
и чувствительности приемного устройства Pпр.мин = 10-20 Вт). В то же время
пробой нелинейных элементов объектов поиска, как будет показано ниже,
может наступать при сравнительно
небольших плотностях потока падающего поля – вполне реализуемой современной техникой.
Оценим величину предельной дальности обнаружения идеализированного объекта поиска в виде нелинейного
Потр, Вт/м2
Пробой
Насышение
Линейный участок
Нелинейный участок
Область существования
нелинейных свойств
Ппад. пред
22
Ппад, Вт/м2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИССледования
полуволнового электрического вибратора, в центр которого включен высокочастотный полупроводниковый
диод. Предельная дальность обнаружения данного резонансного объекта
будет больше, чем обычных апериодических (реальных) объектов.
Анализ процессов, протекающих в
нелинейных элементах (p-n переходах,
контактах металл – диэлектрик − металл) объектов поиска, показывает
(рис. 1), что в нелинейной радиолокации фундаментальный предел по дальности обнаружения обусловлен чаще
всего электрическим пробоем. Физический смысл его существования
объясняется наличием такой плотности потока мощности электромагнитной волны падающего поля Ппад.пред,
при которой еще существует нелинейный эффект. Дальнейшее увеличение
плотности потока мощности падающего поля Ппад приводит к лавинообразному уменьшению плотности потока
мощности отраженной волны Потр.
Оценим величину предельной дальности обнаружения идеализированного объекта поиска в виде нелинейного
полуволнового электрического вибратора, в центр которого включен высокочастотный полупроводниковый
диод. Предельная дальность обнаружения данного резонансного объекта
будет больше, чем обычных объектов.
Считаем, что ось вибратора параллельна напряженности электрического поля падающей электромагнитной
волны. В результате взаимодействия
электромагнитного поля подающей
волны Ппад с объектом в вибраторе наводится электродвижущая сила:
e = Епад×hд
(1)
где hд = λпад/π – действующая высота
полуволнового вибратора; λпад – длина волны первичного поля.
Известно, что плотность потока
мощности электромагнитного поля и
напряженность его электрической составляющей связаны соотношением:
Ппад = Е2пад /ρо
(2)
где ρ0 – волновое сопротивление свободного пространства.
Кроме того, из теории радиолокации
известно, что вторичное поле у антенной системы радиолокатора равно:
Ппр = Ппадσ/4πr2
(3)
где σ – ЭПР объекта, м2.
Экспериментально установлено, что
для нелинейного полуволнового вибратора при Ппад > 1 – 2 Вт/м2 зависимость
между Ппад и Ппр становится постепенно линейной. Здесь имеется некоторая
аналогия по отношению к режимам работы квадратичного и линейного диодного детекторов. В нашем случае «насыщение» обусловлено тем, что при
использовании дециметровых волн
при Ппад > 1 – 2 Вт/м2 в полуволновом
вибраторе наводится электродвижущая сила более 1 – 2 В. Например, при
Ппад = 1 Вт/м2, λпад = 0,6 м, ρ0 = 377 Ом
в полуволновом вибраторе наводится
электродвижущая сила, равная 3,68 В.
В большинстве случаев для «апериодических» нелинейных объектов «насыщение» наступает при Ппад > 10 Вт/м2.
Известно, что в нелинейной радиолокации целесообразно использовать
импульсный режим работы с большой
скважностью (Q = 103 – 104). При этом
выход из строя нелинейного элемента
будет обусловлен электрическим пробоем, а не тепловым. Здесь имеется некоторая аналогия с электрическими
процессами в сверхвысокочастотных
волноводах. Наибольшая проходящая мощность для них ограничивается
электрическим пробоем, а не тепловыми процессами. Величина напряжения
пробоя для большинства высокочастотных полупроводниковых р-п переходов
составляет от 40 до 150 В. В нелинейной
радиолокации при больших плотностях потока мощности падающей волны (Ппад > 1 – 10 Вт/м2) величина нелинейной эффективной поверхности
рассеяния σн входит в «насыщение»
и не зависит от величины первичного
поля. То есть в этом случае нелинейный объект поиска становится линейным – как в обычной радиолокации.
Но вторичное поле (отраженное) все
равно регистрируется на гармонике,
а не на основной частоте. На практике величина нелинейной эффективной поверхности рассеяния на 2-ой
гармонике в режиме «насыщения» на
1 – 2 порядка больше, чем «нормированная» нелинейная эффективная поверхность рассеяния (т.е. при плотности потока энергии падающего поля
Ппад = 1 Вт/м2).
Из всего изложенного величину
плотности потока мощности у приемной антенны нелинейного радиолокатора на гармонике можно оценить по
следующей формуле:
(4)
где σн(нас) – нелинейной эффективной
поверхности рассеяния в режиме насыщения; r – расстояние между объектом поиска и нелинейным радаром;
Uн – напряжение на нелинейном элементе.
Отсюда выражение для предельной
дальности обнаружения в свободном
пространстве полуволнового нелинейного диполя, при котором величина U
достигнет напряжения пробоя Un, имеет вид:
(5)
где Ппр.мин – заданная чувствительность (по полю) приемника нелинейного радара.
При оценке максимальной дальности обнаружения реальных объектов
они могут быть заменены полуволновым диполем, в центре которого,
помимо диода, включена комплексная линейная нагрузка. Эта нагрузка
уменьшает нелинейную эффективную площадь вибратора до величины,
равной нелинейной эффективной площади рассеяния объекта искусственного происхождения. Поэтому в первом приближении, данной формулой
можно воспользоваться при оценке
предельной дальности обнаружения
реальных объектов, взяв их нелинейную эффективную поверхность рассеяния в режиме «насыщения». Анализ
функциональной зависимости, при заданных условиях, для двух различных
первичных электромагнитных полей
на частотах 500 и 1000 МГц показывает, что с уменьшением длины волны
(увеличением частоты первичного поля при равной плотности потока мощности), дальность обнаружения идеализированного объекта уменьшается.
Физически это связано с уменьшением нелинейной ЭПР объектов искусственного происхождения, вследствие
чего пробой нелинейных элементов
наступает раньше. На практике для
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
объекта в виде нелинейного полуволнового электрического вибратора, в
зависимости от типа полупроводникового диода, нагруженного на него,
и длины волны первичного электромагнитного поля λпад, нелинейная эффективная поверхность рассеяния в
режиме насыщения находится в пределах 10-4 ≤ σн(нас) ≤ 108 [1]. Тогда предельная дальность обнаружения, для
нелинейного метода локации, будет
составлять от 100 м до нескольких километров (рис. 2).
Произведем оценку разрешающей
способности по угловым координатам и дальности нелинейного радиолокатора. Данная характеристика определяет возможность раздельного
наблюдения нелинейных объектов по
соответствующим координатам.
Направленные свойства антенной
системы позволяют определить направление на объект поиска и определить разрешающую способность по
азимуту и угловым координатам. При
использовании метода максимума погрешность пеленга составляет [3, 4]:
ΔGV = (0,1 – 0,25) ΔG0,5,
(6)
где ΔG0,5 – ширина диаграммы направленности антенной системы по
уровню половинной мощности.
Для
дециметрового
диапазона
(λпад = 0,3 – 0,6 м) при размерах апертуры антенной системы около 0,5 – 0,7 м
ширина диаграммы направленности
ориентировочно составит Δϕ0,5 ≈ 30°.
Отсюда точность определения расположения объекта искусственного происхождения по азимуту на поверхности грунта, находящегося на удалении
16 м от нелинейного радиолокатора,
будет равна 1,8 – 4,4 м. При использовании метода сравнения («вилки»), что
требует на практике двух приемных
антенн с одинаковыми характеристиками, точность определения координаты в данном случае будет значительно выше и составит 0,18 – 0,44 м,
но при этом необходимо увеличивать
плотность потока падающего поля для
достижения той же предельной дальности обнаружения.
Значительное увеличение азимутального разрешения может дать применение фазированной антенной решетки с частотным сканированием.
Изменение частоты несущей на несколько МГц позволяет осуществлять
сканирование основного лепестка
диаграммы, направленности в пределах ±45° от нормали к антенной системе, то есть так называемое секторное
сканирование. Применение подобной фазированной антенной решетки
в виде «линейки» спиральных антенн
наиболее целесообразно для нелинейной радиолокационной станции, разрешаемой на наземном подвижном
носителе.
Определение расстояния до близко расположенных объектов требует применения очень коротких радиоимпульсов. Столь короткие импульсы
могут не успеть «возбудить» нелинейные элементы объекта поиска, которыми в большинстве случаев являются полупроводниковые переходы
транзисторов и диодов. Оценим минимально возможную длительность зон-
10000
1000
rпр, М
100
0
0
20
40
60
80
Un, В
24
100
120
140
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИССледования
дирующих радиоимпульсов, при которой еще не происходит значительного
уменьшения нелинейной эффективной поверхности рассеяния.
Физически инерционность полупроводникового перехода обусловлена в
основном временем установления напряжения первичного сверхвысокочастотного сигнала на его нелинейной
емкости. Из известных радиотехнических процессов наиболее близок для
нашего случая процесс детектирования коротких радиоимпульсов. Известно, что процесс установления входного напряжения для диодного детектора
описывается выражением [5]:
(7)
RC = τ3/C; Rd = τP/C,
где Кс – коэффициент детектирования; τз – время заряда; τр – время разряда.
Интеграл в (7) решается только численным интегрированием. Данные,
приведенные в [4], показывают, что
величина напряжения U на емкости
достигает 0,7 – 0,8 В от установившегося значения при t ≥ 10RcC. В нашем
случае, при Rc ≈ Rб (базы) (Rб = 200 Ом) и
С ≈ Со (Со = 10 пФ), что характерно для
типичного высокочастотного кремниевого транзистора, длительность зондирующего радиоимпульса в первом
приближении должна быть не менее
20 нс.
Рассмотренный пример характеризует процесс в основном качественно.
Более строгое решение требует численного решения соответствующего
дифференциального уравнения, описывающего процесс формирования
напряжения в нелинейном элементе
отражателя. Расчетами установлено,
что для высокочастотных транзисторов, у которых начальная емкость перехода эмиттер-база составляет 10 –
20 пФ, время установления составляет
10 – 20 нс, для низкочастотных транзисторов, у которых эта же емкость
около 100 пФ – до 25 – 30 нс.
Из всего изложенного следует, что
минимальная длительность зондирующих радиоимпульсов в нелинейной
радиолокации составляет 10 – 20 нс.
Отсюда максимально возможное разрешение по дальности составляет
1,5 – 3,0 м. Однако применение столь
коротких радиоимпульсов требует создания широкополосной сверхвысокочастотной аппаратуры с полосой пропускания около 100 МГц. Обеспечение
необходимой помехоустойчивости подобной аппаратуры представляет собой весьма сложную задачу [6].
При максимальной скорости поиска с использованием переносной нелинейной радиолокационной станции
3 км/ч, длительности зондирующего
радиоимпульса τимп = 1 мкс, размере
объекта поиска Δl ≈ 0,63 м и числе принимаемых импульсов N = 10, скважность зондирующего сигнала составит
Q ≈ 3,6×104, это соответствует частоте следования импульсов Fимп ≈ 28 Гц.
При локации объектов путем вращения антенного устройства вокруг своей оси с максимальной скоростью
nоб = 0,5 об/с и шириной диаграммы
направленности антенного устройства Δϕ0,5 ≈ 30° (практически минимально возможная ширина диаграммы направленности для портативных антенн
в метровом – дециметровом диапазонах) скважность составит Q ≈ 3,6×104,
что соответствует частоте следования
зондирующих импульсов Fимп ≈ 60 Гц.
Поэтому скважность зондирующего
сигнала для переносного нелинейного радиолокатора должна быть порядка Q ≈ 16×104. Это позволит при потребляемой передатчиками мощности
Рпотр = 1 – 2 Вт создавать в передающей антенне импульсную мощность в
несколько кВт при коэффициенте полезного действия передатчика около
30 – 50%.
Важная характеристика нелинейно-
го радиолокатора – это максимально
возможная скорость ведения поиска с
носителя. Особенно актуальна она для
нелинейных радиолокационных станций, размещаемых на воздушных носителях (вертолете, небольшом самолете), обладающих значительной
скоростью. Оценим ее, воспользовавшись известной формулой для линейной радиолокационной станции бокового обзора [6]. В нашем случае будет
иметь вид:
Vмакс = Q0,5rFП/Nмин,
(8)
где Q0,5 – ширина диаграммы направленности антенны по точкам половинной мощности (в радианах); r – расстояние до объекта поиска; FП – частота
повторения зондирующих радиоимпульсов; Nмин – минимальное число
принимаемых импульсов, обеспечивающих заданную чувствительность
приемника нелинейной радиолокационной станции.
Так как Q0,5 = λпад/la, где la – длина
антенны фазированной антенной решетки, то формула (8) приобретает
вид:
Vмакс = λпадrFП/(Nмин la).
Например, при λ1 = 0,3 м, r = 100 м,
FП = 1000 Гц, Nmin = 10, la = 1 м максимальная скорость при вертикальном
зондировании с воздушного носителя
будет составлять 3000 м/с. Отсюда следует, что на практике скорость ведения поиска малоразмерных объектов
будет ограничена только максимально
возможной путевой скоростью самого
носителя (ориентировочно – до 300 –
400 км/ч).
Процессы, происходящие в нелинейных радиолокационных отражателях очень сложны. Поэтому теоретические расчеты и выводы данной
статьи носят оценочный характер в условиях определенных ограничений.
Литература
1. Щербаков Г.Н. Применение нелинейной радиолокации для дистанционного обнаружения малоразмерных объектов/
Специальная техника, 1999, № 6, c. 34 – 39.
2. Фундаментальные пределы в радиоэлектронике и смежных областях (пер. с анг.). М.: Мир, 1981.
3. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. М.: Советское радио, 1973.
4. Теоретические основы радиолокации. Под ред. Дулевича В.Е. М.: Советское радио, 1978.
5. Измерение радиопомех. Под ред. Фастовского И.А. М.: Связь, 1973.
6. Хармут Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1985.
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
АШИХМИН Александр Владимирович,
доктор технических наук
КОЗЬМИН Владимир Алексеевич,
кандидат технических наук
РЕМБОВСКИЙ Анатолий Маркович,
доктор технических наук
СЕРГИЕНКО Александр Ростиславович
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
И ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ
АВТОМАТИЧЕСКИХ
РАДИОПЕЛЕНГАТОРОВ
СЕМЕЙСТВА АРТИКУЛ
Р
адиопеленгаторы относятся к угломерным навигационным системам, задачей которых является определение положения подвижного объекта, например: корабля или самолета в земной системе координат. В последнее
время пеленгование для целей радионавигации постепенно теряет свое значение в силу распространения спутниковых позиционных систем. Но в целом ряде важных областей потребность в радиопеленгации по-прежнему остается
актуальной, включая радиоконтроль и выявление местоположения источников радиоизлучения (ИРИ).
Эффективность пеленгования и местоопределения ИРИ
во многом определяется техническими характеристиками оборудования. Настоящая работа посвящена исследованию влияния особенностей построения автоматических
радиопеленгаторов семейства АРТИКУЛ на их технические и эксплуатационные показатели. В первой части статьи
рассматривается типовая структурная схема современного
радиопеленгатора, приводятся его основные технические
характеристики. Во второй части перечисляется основной
состав семейства радиопеленгаторов АРТИКУЛ, анализируются их технические и конструктивные особенности.
Структурная схема радиопеленгатора
и его основные технические характеристики
Типовая структурная схема современного радиопеленгатора выглядит, как показано на рис. 1. Радиопеленгатор
26
состоит из следующих основных частей: антенной системы (АС), радиоприемного тракта, устройства цифровой
обработки сигналов (ЦОС) и устройства отображения результатов. В зависимости от предъявляемых требований в
структурную схему могут быть добавлены дополнительные
блоки, например: навигационная система для определения
собственного местоположения и ориентации радиопеленгатора, модули дистанционного управления по кабельным
линиям или радиоканалу, блоки тестирования работоспособности, устройства для калибровки радиоприемных
трактов и т.д.
Антенная система радиопеленгатора состоит из N антенных элементов, расположенных в пространстве по определенному закону, например: по кругу или эллипсу. В качестве антенных элементов могут использоваться рамочные
антенны, конические и биконические вибраторы, штыревые антенны, дискоконусные антенны, направленные антенны типа логопериодической или волнового канала и т.д.
Радиоприемный блок предназначен для селекции, усиления и преобразования частоты входного сигнала. В так
называемых моноимпульсных пеленгаторах количество
приемных трактов блока М равно количеству антенных
элементов M = N. В этом случае обеспечивается максимальная скорость пеленгования.
С выходов радиоприемного блока аналоговые сигналы на
промежуточной частоте (ПЧ) поступают на блок ЦОС, где
они подвергаются аналого-цифровому преобразованию, и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЗОР
Рис. 1. Типовая структура радиопеленгатора
далее, согласно используемому методу пеленгования, определяется значение азимута на ИРИ. Кроме вычисления пеленга устройство цифровой обработки нередко осуществляет спектральный анализ сигналов, измерение их
параметров, демодуляцию или декодирование сообщений.
Блок индикации предназначен для представления результатов работы пеленгатора в форме, понятной оператору. Иногда этот блок представляет собой полноценную персональную вычислительную машину. Кроме отображения
результатов пеленгования и спектрального и технического анализа ПЭВМ используется для управления работой аппаратуры, хранения баз данных с результатами пеленгования, сигналами для технического анализа и т. д., служит для
формирования отчетов и протоколов работы.
Использование ЦОС позволяет избежать многих недостатков, присущих аналоговым пеленгаторам. Цифровая
обработка обеспечивает синхронизацию приемных каналов, исправление значений фазы и амплитуды для антенн,
кабелей и т.п. В цифровой части отсутствует температурный дрейф, пеленг доступен в численной форме, что, в частности, упрощает дальнейшие расчеты и передачу данных.
В настоящее время в системах радиоконтроля наибольшее распространение имеют следующие виды пеленгаторов [3]:
♦ системы на основе вращающейся направленной антенны;
♦ двухканальные автоматические пеленгаторы (Ватсона–
Ватта, Эдкока);
♦ квазидоплеровские системы;
♦ фазовые интерферометры;
♦ корреляционные интерферометрические измерители
(КИ).
Каждый из этих пеленгаторов имеет свои достоинства и
недостатки, но для многофункциональных систем радиоконтроля предпочтительнее использовать КИ, которые делают возможным пеленгование практически любых видов
радиосигналов, в том числе широкополосных со сложными
видами модуляции. У них имеется возможность одновременной обработки и различения нескольких сигналов в одном частотном канале, причем как когерентных (при многолучевом приеме излучения единственного источника), так
и некогерентных (при приеме радиосигналов от нескольких источников с перекрывающимися спектрами). Для КИ
разработаны эффективные методы уменьшения инструментальных погрешностей, вызванных местными условия-
ми и взаимным влиянием элементов конструкции АС и антенных элементов. Кроме того, упрощается реализация на
основе унифицированных блоков: однотипных антенных
элементов, радиоприемных устройств с общим гетеродином, антенных коммутаторов, блоков аналого-цифровой
обработки. Пространственное разрешение и измерение
направления прихода радиоволн в корреляционных интерферометрах может эффективно совмещаться с измерением напряженности поля каждого из обнаруженных источников.
В основе работы корреляционного интерферометра лежит сравнение измеренных разностей фаз между элементами антенной решетки с разностями фаз опорного (теоретического) пространственного сигнала, предварительно
вычисленного аналитически для всех возможных углов
прихода радиоволны. За угол прихода радиоволны принимается направление опорного пространственного сигнала,
для которого корреляция с принятым сигналом максимальна.
Интерферометр с цифровым приемником, количество
когерентных каналов N которого равно количеству антенных элементов M, реализует моноимпульсный метод пеленгования. Такой пеленгатор обеспечивает наибольшую
скорость вычисления пеленгов, но сложен, дорог в изготовлении и настройке. Поэтому для стационарных и мобильных станций радиоконтроля наибольшее распространение
имеет схема с двумя каналами приема, представленная на
рис. 2. Поскольку количество антенных элементов больше,
чем каналов приема, то они подключаются к входам приемника последовательно с помощью высокочастотных коммутаторов.
Основными элементами КИ являются: антенная решетка,
антенный коммутатор, двухканальный когерентный приемник, блок аналого-цифровой обработки. Антенный коммутатор последовательно подключает к входам двухканального приемника пары элементов АС, выбранные согласно
алгоритму пеленгования. Для обеспечения когерентного
приема сигналов на смесители обоих каналов радиоприема подается одно и то же высокочастотное напряжение,
формируемое синтезатором частот. Основными функциями двухканального приемника являются: преобразование
частоты принимаемого радиосигнала и осуществление первичной фильтрации по побочным каналам приема, то есть
функции подготовки принятого радиосигнала к преобразованию в цифровой вид. В блоке аналого-цифровой обра-
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Рис. 2. Корреляционный интерферометр с двумя каналами приема
ботки производятся основные вычислительные операции
по алгоритму цифровой обработки. Устройство управления
и индикации, входящее в состав интерферометра, выполняет управляющие функции, а также предоставляет пользовательский интерфейс.
К наиболее важным техническим характеристикам радиопеленгаторов относятся следующие [1, 2, 4]:
♦ вид пеленгуемого сигнала;
♦ диапазон рабочих частот;
♦ точность пеленгования;
♦ чувствительность;
♦ помехоустойчивость;
♦ быстродействие;
♦ разрешающая способность;
♦ время развертывания;
♦ масса и габариты;
♦ сложность в производстве и эксплуатации.
Рассмотрим эти характеристики подробнее. Вид пеленгуемого сигнала определяет радиосигналы, для источников
которых пеленгатор способен вычислять пеленг. Вид пеленгуемого сигнала напрямую связан с полосой пропускания
радиоприемного тракта пеленгатора и его быстродействием. Чем шире полоса пропускания, – тем более широкополосные и кратковременные сигналы можно запеленговать.
Кроме того, способность пеленговать кратковременные периодические сигналы будет зависеть от математической
обработки, которую производит блок цифровой обработки пеленгатора.
Диапазон рабочих частот радиопеленгатора задает частотную область, в которой осуществляется радиопеленгование с заданными характеристиками точности и чувствительности. В настоящее время источники радиоизлучения
28
используют диапазон радиочастот от единиц килогерц до
десятков гигагерц. Поэтому чем больше диапазон рабочих
частот радиопеленгатора, тем он предпочтительнее для использования в задачах радиоконтроля.
Точность радиопеленгатора обычно характеризуется
среднеквадратической угловой ошибкой пеленгования, вычисляемой как
,
(1)
где
– истинный азимут,
– азимут, измеренный радиопеленгатором, N − количество измерений. При определении точности пеленгатора проводят большое число измерений N, варьируя азимуты расположения ИРИ и частоту
излучения.
Чувствительность радиопеленгатора определяет его способность пеленговать далекие или маломощные радиостанции. Обычно под чувствительностью понимают такое
значение напряженности электромагнитного поля, при котором пеленгование осуществляется при заданных показателях, например при заданной среднеквадратической
ошибке пеленгования. Чувствительность радиопеленгатора определяется чувствительностью его приемных трактов,
конструкцией АС, особенностями ЦОС.
При уменьшении напряженности поля пеленгуемого сигнала за счет действия внутренних шумов пеленгатора и внешних помех среднеквадратическая ошибка пеленгования
растет. То есть точность и чувствительность пеленгования
являются взаимосвязанными параметрами, и поэтому указание значения чувствительности пеленгатора, выражен-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЗОР
ное в единицах напряженности поля или плотности потока
мощности, должно сопровождаться приведением соответствующего ему значения среднеквадратической ошибки пеленгования.
Чувствительность пеленгаторов зависит и от ширины полосы пропускания радиоприемных трактов. Если шумы в
канале приема имеют равномерный спектр, то значение
чувствительности пеленгатора будет обратно пропорционально корню квадратному из полосы пропускания [4]. Но
значительное сужение полосы пропускания ведет к невозможности пеленгования импульсных сигналов небольшой
длительности, которые имеют широкополосный спектр.
Помехоустойчивость – это характеристика пеленгатора, показывающая возможность его работы в условиях воздействия помех. Помехоустойчивость пеленгатора в
основном определяется помехоустойчивостью его радиоприемных трактов и антенных систем, пространственной
селективностью. Как и у любых радиоприемных устройств,
она характеризуется динамическим диапазоном, интермодуляционной избирательностью, избирательностью по побочным каналам приема.
Важными факторами, определяющими помехоустойчивость радиопеленгатора, являются также его невосприимчивость к искажениям поля, вызванным многолучевым
распространением радиоволн, стойкость к поляризационным ошибкам, стабильность работы в случае наличия некогерентных помех в пеленгуемом частотном канале.
Быстродействие радиопеленгатора определяется минимальным временем, в течение которого происходит процесс настройки пеленгатора на заданную частоту и взятие
пеленга. В последнее время имеют распространение системы радиосвязи с ППРЧ, у которых скорость перестройки
по частоте составляет от нескольких десятков до нескольких сотен скачков в секунду. Поэтому быстродействие пеленгаторов становится решающим показателем для их использования, особенно в военной области.
Максимальная скорость взятия пеленга достигается в моноимпульсных пеленгаторах, где пеленг измеряется за время длительности одного сигнального импульса. В общем
случае для увеличения быстродействия радиопеленгаторов предпочтительно использовать радиоприемные тракты с малым временем установления в синтезаторах частот,
сокращать время взятия сигнала с антенных элементов пеленгатора, уменьшать количество антенных элементов, со-
кращать объем вычислений за счет ухудшения разрешающей способности.
Разрешающая способность − это характеристика радиопеленгатора, определяющая возможность раздельного пеленгования источников радиоизлучения с близкими параметрами. Различают разрешающую способность по частоте
и разрешающую способность по углу.
Разрешающая способность по частоте у пеленгаторов может быть разной в разных рабочих диапазонах. Например,
в гектометровом диапазоне волн используются радиопередатчики с узкополосными видами модуляции, и здесь от пеленгатора требуется более высокая разрешающая способность, чем в дециметровом диапазоне волн. Разрешающая
способность по частоте современных радиопеленгаторов
в основном определяется фазовыми шумами синтезаторов
частот радиоприемных трактов и сложностью цифровой
обработки сигналов.
Задача разрешения по углу также важна для современных
радиопеленгаторов, поскольку в одном радиочастотном канале могут работать несколько источников радиоизлучения,
например: входящих в радиосеть, или несколько базовых
станций сотовой радиосвязи. Разрешающая способность по
углу КИ напрямую связана с точностью пеленгования.
Время развертывания радиопеленгатора – существенный параметр для мобильных систем, показывающий,
сколь быстро пеленгатор может быть переведен из походного состояния в рабочий режим.
Масса и габариты радиопеленгатора – важные параметры, особенно для применения в мобильных системах.
Чем меньше масса и габариты радиопеленгатора, тем проще его использовать на наземных, воздушных и морских
носителях.
Сложность в производстве и эксплуатации – параметры,
определяющие возможность массового производства пеленгатора, удобство эксплуатации, а также его стоимость.
Фото 1. Антенная система АС-ПП4 в сложенном
и развернутом виде
Фото 2. Антенная система АС-МП6 находится
под общим обтекателем на всю крышу автомобиля
Автоматизированные радиопеленгаторы
семейства АРТИКУЛ
В семейство радиопеленгаторов АРТИКУЛ входят стационарные (разворачиваемые), мобильные, портативные и
носимые автоматические КИ. Основной состав семейства
приведен в табл. 1, основные технические параметры радиопеленгаторов сведены в табл. 2, а на фото 1 – 6 показан внешний вид их антенных систем.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Таблица 1. Автоматические радиопеленгаторы семейства «Артикул»
30
Наименование
Вид исполнения
Антенная
система
Блок аналогоцифровой обработки
Управление и
отображение
информации
АРТИКУЛ-С,
АРТИКУЛ-С-8
стационарный или
разворачиваемый
АС-ПП4,
АС-ПП8
АЦО-М11
ПЭВМ
АРТИКУЛ-М
мобильный
АС-МП1,
АС-МП6,
АС-МП17
АЦО-М11
ПЭВМ
АРТИКУЛ-П
портативный
АС-ПП17
портативный системный кейс АРК-КС17
ПЭВМ
АРТИКУЛ-Н1
носимый
АС-НП1
малогабаритный
системный кейс
АРГАМАК-2К
ПЭВМ или КПК
Фото 3. Антенная система АС-МП17 на крыше
легкового автомобиля
Фото 5. Носимая антенная система АС-НП1,
установленная на автомобиль с помощью магнитного
основания
Фото 4. Антенная система АС-ПП17 в развернутом
состоянии и футляре для ее переноски
Фото 6. Носимый пеленгатор Артикул Н1
с антенной системой АС-НП1 в рабочем положении
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЗОР
Таблица 2. Основные технические характеристики радиопеленгаторов семейства АРТИКУЛ
Рабочий диапазон частот
Скорость панорамного анализа в рабочем диапазоне
Аттенюаторы
Односигнальный динамический диапазон
25 – 3000 МГц
не менее 3200 МГц/с
0 – 30 дБ с шагом 2 дБ
не менее 110 дБ
Динамический диапазон по интермодуляции второго и третьего порядка
не менее 75 дБ
Избирательность по зеркальному каналу
не менее 70 дБ
Ослабление помехи промежуточной частоты
не менее 70 дБ
Метод пеленгования
Рабочий сектор углов
Рабочий диапазон частот:
♦ пеленгатора АРТИКУЛ-С-8
♦ пеленгаторов АРТИКУЛ-С, АРТИКУЛ-М, АРТИКУЛ-П, АРТИКУЛ-Н1
Скорость многоканального пеленгования при частотном разрешении не менее 12 кГц:
♦ в базовом исполнении
♦ при наличии спецвычислителя АРК-С5
Минимальная длительность пеленгуемого сигнала:
♦ однократного (в базовом исполнении)
♦ однократного (при наличии спецвычислителя АРК-С5)
♦ регулярного повторяющегося импульсного сигнала (при наличии спецвычислителя АРК-С5)
Ширина спектра пеленгуемого сигнала
Инструментальная точность (СКО) (в зависимости от частоты радиосигнала):
♦ АС-ПП4, АС-ПП17
♦ АС-МП6, АС-МП17,
♦ АС-НП1 (25 – 100 МГц)
♦ АС-НП1 (100 – 3000 МГц)
Чувствительность по полю (в зависимости от частоты сигнала при удвоенном значении СКО)
♦ АС-ПП4, АС-МП6, АС-МП17, АС-ПП17
♦ АС-НП1
Потребляемая мощность (в зависимости от типа антенной системы, вместе с системой
термостабилизации)
Рабочий диапазон температур антенной системы
Масса, не более:
♦ АС-ПП4
♦ АС-МП6
♦ АС-МП17
♦ АС-ПП17 (вместе с мачтой)
♦ АС-НП1(в полном базовом составе)
корреляционноинтерферометрический
0 − 360°
25 – 8000 МГц
25 – 3000 МГц
не менее 120 МГц/с
не менее 300 МГц/с
30 мс
10 мс
1 мс
произвольная
1 − 3°
1 − 5°
5 − 8°
1 − 5°
1 – 8 мкВ/м
1 – 25 мкВ/м
20 – 90 Вт
-40 − +50° С
25 кг
15 кг
28 кг
15 кг
13 кг
5 МГц/12 кГц,
250 кГц/500 Гц,
100 кГц/200 Гц,
Полоса одновременно обрабатываемых частот/разрешающая способность по частоте
50 кГц/200 Гц,
25 кГц/100 Гц,
12 кГц/50 Гц,
6 кГц/25 Гц
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
32
Рис. 3. Зависимость чувствительности пеленгования
от частоты для АС-ПП17
Рис. 4. Зависимость среднеквадратической ошибки
пеленгования от частоты для АС-ПП17
Рис. 5. Зависимость чувствительности пеленгования
от частоты для АС-НП1
Рис. 6. Зависимость среднеквадратической ошибки
пеленгования от частоты для АС-НП1
Радиопеленгаторы семейства АРТИКУЛ соответствуют
структурной схеме, приведенной на рис. 2, в их конструкции используются унифицированные блоки: радиочастотные модули АРК-ПС5, модуль ЦОС ПЧ АРК-ЦО5, активные
антенные элементы, высокочастотные коммутаторы и импульсные источники вторичного электропитания [1]. В радиопеленгаторах реализован корреляционно-интерферометрический метод пеленгования, что делает возможным
пеленгование радиосигналов с произвольными шириной
спектра и видом модуляции.
Во всех радиопеленгаторах, кроме носимого АРТИКУЛ-Н1,
применена двухлитерная конструкция антенной системы.
Антенная решетка первой литеры принимает сигналы в рабочем диапазоне частот 25 – 1000 МГц, антенная решетка второй литеры – в диапазоне 1000 – 3000 МГц. Подобная конструкция обеспечивает широкий диапазон рабочих частот при
высокой чувствительности пеленгования.
В отличие от других пеленгаторов семейства носимый радиопеленгатор Артикул-Н1 имеет однолитерную конструкцию. Его АС оптимизирована для диапазона радиочастот от
25 до 3000 МГц, имеет сравнительно небольшой диаметр.
Характеристики по точности и чувствительности в низкочастотной части рабочего диапазона у этого пеленгатора несколько хуже, чем у остальных пеленгаторов семейства, что
является платой за его предельно малые массу и габариты.
На точность, чувствительность и помехоустойчивость
пеленгования значительное влияние оказывают показате-
ли радиоприемного тракта. Поскольку для всех пеленгаторов семейства АРТИКУЛ радиоприемный тракт практически одинаков, то при близких размерах антенных решеток
чувствительность и точность стационарного, разворачиваемого, мобильного и портативного пеленгатора оказываются
практически одинаковыми. В качестве примера на рис. 3, 4
показаны зависимости чувствительности и точности пеленгования от частоты для радиопеленгатора с антенной системой АС-ПП17, а на рис. 5, 6 те же зависимости приведены
для носимого радиопеленгатора АРТИКУЛ-Н.
Малые габариты, масса и энергопотребление радиоприемных устройств АРК-ПС5 сделали возможным их установку непосредственно в АС радиопеленгатора. Это обеспечивает ряд существенных преимуществ по точности,
чувствительности, помехозащищенности, удобству производства и эксплуатации, которые мы далее и рассмотрим.
На рис. 7 приведены зависимости погонного ослабления от частоты некоторых марок гибких коаксиальных кабелей. Как видим, затухание сигнала растет с увеличением
его частоты, при этом затухание на частоте 1000 МГц находится в пределах 0,2 − 0,8 дБ/м, а на частоте 3000 МГц увеличивается до 0,4 − 2 дБ/м.
Как известно, значение коэффициента шума кабеля
практически равно величине его затухания [5]. Следовательно, при достаточной длине кабеля коэффициент шума
будет весьма значительным. Если радиоприемное устройство находится вне антенной системы, то обычный путь по-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЗОР
Рис. 7. Зависимость погонного ослабления
коаксиальных кабелей от частоты
Рис. 9. Зависимость коэффициента шума приемного
тракта от усиления буфера
вышения чувствительности сводится к применению малошумящего буферного усилителя (МБУ), интегрированного
в антенный элемент. В этом случае приемный тракт будет
иметь вид, показанный на рис. 8.
Коэффициент шума F последовательного соединения M
звеньев можно определить по формуле Фрииса:
полученные по формуле(2). Кривая 1 построена для кабеля
снижения длиной 40 м (NF2 = 20 дБ, g2 = -20 дБ), кривая 2 −
для кабеля снижения 20 м (NF2 = 10 дБ, g2 = -10 дБ). Кривая
3 построена для случая встроенного в АС радиоприемного
устройства NF2 = 1 дБ и g2 = -1 дБ.
Как следует из рис. 9, увеличение коэффициента усиления МБУ асимптотически уменьшает общий коэффициент
шума системы до предельного значения, равного коэффициенту шума МБУ. Предположим, что приемный тракт должен иметь коэффициент шума NF ≤ 5 дБ. Нетрудно видеть,
что этому условию в первом случае удовлетворяет коэффициент усиления МБУ g1 = 35 дБ, во втором случае 25 дБ и,
наконец, в третьем случае 15 дБ.
Чем длиннее кабель снижения, тем больший коэффициент усиления должен быть у МБУ. Но если коэффициент
усиления выбрать слишком большим, то это приведет к значительному уменьшению динамического диапазона приемного тракта. Например, во втором случае, когда длина кабеля
снижения составляет 20 м, судя по кривой 2, можно выбрать
коэффициент усиления МБУ как 25, так и 35 дБ. Однако при
практически одинаковом коэффициенте шума приемного
тракта коэффициент усиления 35 дБ уменьшит динамический диапазон в области больших значений на 10 дБ по сравнению с усилением 25 дБ. Чтобы избежать подобного уменьшения динамического диапазона, необходимо для каждого
возможного затухания кабеля снижения иметь МБУ с соответствующим коэффициентом усиления, что усложняет производство, так как расширяет номенклатуру необходимых активных антенных элементов. Если радиоприемное
, m = 1, 2…M,
(2)
где Fm и Gm − коэффициенты шума и усиления m-го звена,
выраженные в разах. Из этой формулы следует, что увеличивая коэффициент усиления первого звена можно добиться уменьшения коэффициента шума тракта практически до уровня коэффициента шума первого звена. Таким
образом, при большом усилении буферного усилителя коэффициент шума всего радиоприемного тракта будет практически равен коэффициенту шума буфера, то есть динамический диапазон увеличивается в сторону меньших
значений. Однако в области больших значений динамический диапазон будет уменьшаться. Поясним сказанное численным примером.
Предположим, что МБУ имеет коэффициент шума
NF1 = 3 дБ. Радиоприемным устройством является преобразователь радиосигналов АРК-ПС5, коэффициент шума которого с NF3 = 12 дБ [1]. На частоте приема кабель имеет погонное ослабление 0,5 дБ/м.
На рис. 9 изображены зависимости коэффициента шума
радиоприемного тракта от коэффициента усиления МБУ,
Рис. 8. Использование малошумящего буфера для повышения чувствительности тракта
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
ООО «АМП»
Состоит из 5 индикаторов разной сложности, рассчитанных на широкий круг потребителей. Разработаны на единой
запатентованной конструктивной базе, обеспечивающей
удобство и надежность эксплуатации.
БИК-01А – базовый широкополосный индикатор ИК- и радиосигналов. Обеспечивает обнаружение, определение местоположения и оценку мощности непрерывных и импульсных радиосигналов в диапазоне 400 – 6000 МГц. Дальность
обнаружения 0,7 – 1 м/мВт, чувствительность ИК-приемника 1 мкВт/см2, динамический диапазон 65 дБ, индикация
приема – световая, звуковая или тактильная. Время работы
от одной батареи (CR2032) в дежурном режиме до 3000 ч.
БИК-02В – аналогичен БИК-01А и, кроме того, идентифицирует сигналы GSM, CDMA, DECT, BT и WF(b/g) с соответствующей индикацией.
БИК-02С – аналогичен БИК-02В и, кроме того, обнаруживает UWB (сверхширокополосные) сигналы типа «импульсное
радио» с соответствующей индикацией.
БИК-03Т – специализированный индикатор, обеспечивающий обнаружение и определение местоположения активных сотовых телефонов стандартов GSM и CDMA и не реагирующий на иные сигналы. Дальность обнаружения GSM –
0,5 м/мВт и CDMA – 2,5 м/мВт. Остальные параметры аналогичны БИК-01А, но вместо ИК-приемника встроен LEDфонарик.
БИК-03ТМ – аналогичен БИК-03Т и, кроме того, принимает
сигналы UMTS с соответствующей индикацией.
Все индикаторы выполнены в едином корпусе с габаритами
48x32x12 мм и имеют массу с батареей питания 18 – 22 г.
124460 Москва, Зеленоград, корп. 1205, офис 1.
тел. 8(903) 550-34-90, E-mail: postmaster@oamp.ru
устройство встроено в антенную систему, то имеем фиксированное затухание между антенным элементом и радиоприемным устройством, и в подобном расширении номенклатуры и усложнении производства не возникает нужды.
В условиях высокой загруженности радиочастотного диапазона, когда сигналы в эфире имеют высокий уровень или занимают широкую полосу частот буферный усилитель может перейти в нелинейный режим. Чем больше
коэффициент усиления МБУ, тем быстрее наступит нелинейный режим, следовательно вариант встроенного в антенную систему приемника и здесь предпочтителен.
Антенный эффект в высокочастотных кабелях снижения
существенно ухудшает точность и чувствительность пеленгования, поскольку за счет наведенного сигнала нарушаются фазовые и амплитудные соотношения в опорном
и коммутируемом каналах приема. В случае встроенного в
антенную систему приемника по кабелям снижения передается сигнал на сравнительно низкой промежуточной частоте. Устранение антенного эффекта обусловлено тем, что
сигнал промежуточной частоты, как правило, не равен частоте принимаемого сигнала, а также на сравнительно низкой ПЧ улучшаются условия буферирования, уменьшаются
потери, что делает возможным передачу сигнала на большие расстояния до нескольких сотен метров. Предварительно отфильтрованный сигнал промежуточной полосы с
ограниченной полосой частот технически проще усилить и
передать без потерь, наводок, нарушения неравномерности амплитудно-частотной характеристики и нелинейных
34
искажений по длинным кабелям снижения, чем широкополосный сигнал высокой частоты. Относительно узкая полоса сигнала ПЧ позволяет также организовать управление
радиоприемным трактом по тем же кабелям снижения.
Необходимо упомянуть еще один серьезный фактор, делающий предпочтительным использование встроенного
приемника. Он заключается в том, что появляется возможность использования недорогих коаксиальных кабелей без
ухудшения качества пеленгования, что снижает стоимость
аппаратуры.
Быстродействие и разрешающая способность по частоте также во многом определяется радиоприемным трактом.
В режиме многоканального пеленгования радиопеленгатор
последовательно перестраивается по частоте от нижней
границы до верхней границы задания. Шаг перестройки
равен полосе пропускания радиоприемного тракта (полосе
мгновенного обзора). На каждой частоте настройки приемника устройство цифровой обработки производит вычисление пеленгов для всех активных источников радиосигналов в полосе мгновенного обзора. При этом определенное
влияние на быстродействие радиопеленгатора оказывает
время настройки синтезатора частоты радиоприемного устройства. У радиопеленгаторов на базе преобразователя радиосигналов АРК-ПС5 время настройки синтезатора частоты составляет менее 2 мс, что делает возможным выполнять
панорамный анализ со скоростью не менее 3200 МГц/c и
вычислять панораму пеленгов со скоростью не менее
120 МГц/c.
Время развертывания, масса и габариты радиопеленгаторов относятся к важнейшим техническим характеристикам, влияющим на сложность эксплуатации. Стационарный пеленгатор АРТИКУЛ-С является разворачиваемым
устройством, причем масса его АС не превышает 25 кг. Ее
развертывание сводится к надеванию посадочного гнезда
АС на хвостовик мачты до совмещения поперечных отверстий, закреплению антенны на мачте стопорным пальцем,
развороту траверс антенны на 90° до фиксации на основании блока (фото 1). Ввиду малой массы АС для ее установки могут использоваться легкие телескопические мачты.
Время разворачивания антенной системы радиопеленгатора АРТИКУЛ-С не превышает 30 мин. вместе с подъемом
телескопической мачты.
Основное отличие портативного пеленгатора АРТИКУЛ-П от стационарного АРТИКУЛ-С состоит в особенностях конструкции его АС. Для уменьшения габаритов,
первая литера АС имеет плоские антенные элементы и облегченную конструкцию траверс, а вторая литера выполнена съемной. Антенная система в сложенном состоянии
вместе с телескопической мачтой помещается в специальный пенал для ручной транспортировки диаметром 360 мм
и длиной 1300 мм. Общая масса АС вместе с мачтой, пеналом, растяжками и анкерами не превышает 15 кг. Время
разворачивания вместе с подъемом мачты не превышает
15 мин.
Для работы на мобильных станциях пеленгования используется радиопеленгатор АРТИКУЛ-М. Существуют два
варианта исполнения его АС: съемная АС-МП17 с возможностью оперативной установки на крыше автомобиля, как
показано на фото 3, и АС-МП6 в несъемном обтекателе, яв-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЗОР
ляющемся частью конструкции автомобиля, как изображено на фото 2. Эти две АС имеют практически одинаковые
характеристики по точности и чувствительности пеленгования.
Поскольку антенная система АС-МП17 имеет массу не
более 28 кг, она может быть установлена на крышу практически любого автомобиля . Для этого в комплекте пеленгатора имеется специальный багажник, который фиксируется на штатных местах крепления на крыше автомобиля.
Неоспоримое достоинство съемной АС заключается в том,
что после ее установки конструкция автомобиля не нарушается, радиопеленгатор может быть оперативно смонтирован или демонтирован.
Радиопеленгатор АРТИКУЛ-Н1 в базовом составе предназначен для работы в носимом варианте. Для его переноски одним оператором имеется специальный легкий станок,
с наплечными лямками и поясным ремнем, управление пеленгатором производится от карманного персонального
компьютера (КПК) (фото 6). Общая масса радиопеленгатора вместе со станком и системным кейсом АРГАМАК-2К не
превышает 13 кг. Пеленгатор может также использоваться
в мобильном варианте. В этом случае его антенная система
закрепляется на крыше автомобиля при помощи магнитной
подставки (для скоростей до 100 км/час), как изображено
на фото 5, для управления и отображения результатов может использоваться КПК или ПЭВМ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В семейство автоматических радиопеленгаторов АРТИКУЛ входят стационарные, разворачиваемые, мобильные, портативные и носимые автоматические широкополосные двухканальные
корреляционные интерферометры, предназна-
ченные для пеленгования сигналов с произвольными параметрами: шириной спектра, видом модуляции, временем действия в эфире и т.д.
Все радиопеленгаторы построены на базе унифицированных модулей преобразования радиосигналов АРК-ПС5 и цифровой обработки
АРК-ЦО5. Малые габариты и энергопотребление
модулей преобразования радиосигналов делают
возможным их встраивание непосредственно в
антенную систему, что повышает чувствительность, точность и помехоустойчивость пеленгования, уменьшает стоимость, дает возможность выноса антенной системы на несколько
сотен метров.
Радиопеленгаторы семейства АРТИКУЛ имеют
весьма малые массу и габариты, способны быстро разворачиваться, монтироваться или демонтироваться, работать в широком диапазоне
температуры окружающей среды.
Использование унифицированных модулей обработки сигналов, антенных элементов, коммутаторов, систем вторичного электропитания повышает надежность, облегчает серийное
производство. Модульная конструкция делает
возможным ремонт пеленгаторов в полевых условиях.Технические характеристики радиопеленгаторов соответствуют требованиям МСЭ.
Системное программное обеспечение позволяет
использовать радиопеленгаторы как под управлением оператора, так и в составе сложных территориально распределенных автоматизированных систем радиоконтроля.
Литература
1. Рембовский А.М., Ашихмин А.В., Козьмин В.А. Радиомониторинг: задачи, методы, средства/ Под ред. А.М. Рембовского.− М: Горячая линия-Телеком. 2006. – 492 с.
2. Справочник по радиоэлектронным системам. Под ред. Б.Х. Кривицкого. т. 2, − М.: Энергия, 1979.− 368 с.
3. Справочник по радиоконтролю. МСЭ 2002. Женева, 2004. – 584 с.
4. Вартанесян В.А. Радиоэлектронная разведка. − М.: Воениздат, 1975. − 255 с.
5. Дэвис Дж., Карр Дж. Карманный справочник радиоинженера. − М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002. − 544 с.
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ХОРЕВ Анатолий Анатольевич,
профессор, доктор технических наук
СРЕДСТВА
АКУСТИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ:
ПРОВОДНЫЕ МИКРОФОННЫЕ
СИСТЕМЫ И ЭЛЕКТРОННЫЕ
СТЕТОСКОПЫ
Проводные
микрофонные системы
Средства акустической разведки
активно используются для перехвата
речевой информации из различных
помещений. Особенно широко используются средства акустической
разведки, скрытно устанавливаемые
непосредственно в помещениях.
Причем такие средства устанавливаются не только в служебных помещениях, но даже в жилых квартирах. Например, при проведении
специальных проверок здания жилого комплекса посольства СССР в
Вашингтоне многочисленные системы подслушивания были выявлены в
большинстве из 183 квартир сотрудников советских учреждений в Соединенных Штатах [2, 3].
На стадии строительства или капитального ремонта в помещениях могут
быть скрытно установлены миниатюрные микрофоны, соединительные ли-
36
нии которых выводятся в помещения
или даже в другие здания, находящиеся за пределами контролируемой зоны, где устанавливается регистрирующая или передающая аппаратура.
Такие системы перехвата акустической информации часто называют проводными микрофонными системами.
В проводных системах используются
в основном электретные микрофоны с
чувствительностью 20 − 60 мВ/Па, обеспечивающие регистрацию речи средней громкости на удалении до 7 − 10 м
от его источника. При этом частотный
диапазон составляет от 20 – 100 Гц до
6 – 20 кГц.
Как правило, микрофоны комплексируются с предварительными усилителями. Для передачи информационного сигнала и электропитания
усилителей используются двух- или
трехпроводные линии. Для питания
микрофонов обычно используется
постоянное напряжение DC 9 – 15 В.
Внешний вид микрофона с предусилителем в обычном исполнении представлен на фото 1, 2 [10, 11, 13].
Некоторые микрофонные блоки
помимо предварительного усилителя имеют электронную систему включения/выключения микрофона (фото 3). В случае если в помещении
разговор прекращается, через определенное время, установленное оператором, микрофон отключается. При
появлении акустического сигнала мик-
Фото 1. Микрофон с предусилителем стандартных размеров
(диапазон частот 20 – 16 000 Гц,
отношение сигнал/шум 58 дБ,
размеры 18×8×6 мм)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЗОР
Фото 2. Миниатюрный микрофон
с предусилителем MC-400
(частотный диапазон 20 – 1000 Гц,
отношение сигнал/шум 63 дБ,
размеры 6×18×4 мм)
Рис. 1. Внешний вид MEMS-микрофонов в сборке (а), структурная схема
MEMS-микрофона в сборке (б)
Фото 3. Микрофон
с предусилителем и электронной
системой включения/выключения
(время отключения системы
при отсутствии акустического
сигнала регулируемое – от 15 с
до 10 мин.; дальность
перехвата речи 5 м; диаграмма
направленности микрофона 100°;
напряжение питания 3 – 15 В)
Фото 4. Проводная микрофонная
система РК 900 (длина кабеля
100 м)
рофон практически мгновенно (время
реакции менее 1 с) включается.
Развитие новых технологий, в частности технологии MEMS (Micro Electro
Mechanical Systems), привело к созданию принципиально новых цифровых
MEMS-микрофонов (иногда их называют кремниевыми микрофонами).
Как и обычный электретный микрофон, MEMS-микрофон состоит из гибкой диафрагмы, жесткой подложки и
демпфирующего отверстия с электрическим зарядом на подложке. Диафрагма находится в непосредственной
близости от подложки, образуя конденсатор. Под воздействием звукового давления диафрагма движется, при
этом изменяется емкость между ней и
подложкой. Эти изменения измеряются и выводятся в виде электрического
сигнала. MEMS-микрофон после изготовления не имеет заряда. Заряд при
напряжении 12 В закачивается в подложку с помощью CMOS-схемы. Микросхема поддерживает этот заряд, когда микрофон активирован [4, 7].
MEMS-микрофоны
выпускаются
как без усилителя, так и со встроенным усилителем.
Микрофон в сборке (CMOS +
MEMS) заключается в корпус на металлической плате для создания эффекта клетки Фарадея. На подложке
смонтированы фильтрующие конденсаторы для защиты от наводок. В этом
же корпусе устанавливаются усилитель сигнала, различного вида фильтры, а также аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В качестве АЦП
наиболее часто используется Δ-модулятор (рис. 1) [9].
MEMS-микрофон обеспечивает равномерную частотную характеристику в звуковом диапазоне от 100 Гц до
10 кГц и имеет очень высокую чувствительность, порядка от -42 до -26 дБ
относительно (В/Па), то есть от 8 до
50 мВ/Па [4, 7]. Таким образом, при
использовании в проводных системах
MEMS-микрофонов в сборке (CMOS
+ MEMS) в линию передается цифровой импульсный сигнал.
Для повышения качества перехваченных разговоров микрофоны устанавливаются, как правило, вблизи
мест возможного ведения разговоров.
Чтобы микрофоны не были обнаружены, они скрытно устанавливаются
в ограждающие конструкции или камуфлируются под предметы интерьера
помещений. Современные технологии
позволяют изготавливать субминиатюрные микрофоны, которые легко
установить в оконной раме или в раме
картины. При правильной установке
в ограждающей конструкции (например, в стене здания) субминиатюрный
микрофон практически невозможно
обнаружить даже нелинейным локатором.
Длина соединительного кабеля может составлять от 50 – 200 м до 5 –
10 км и более, как например, в системе
PK 1055 SS [8]. На сравнительно небольшой по размерам катушке помещается 50 – 100 м кабеля (фото 4) [8].
Для передачи информации, перехватываемой с использованием
микрофонов, наряду со специально проложенными кабелями могут
использоваться телевизионные кабели, трубы парового отопления,
неиспользуемые старые кабели сети 220 В или соединительные линии
систем охранной и пожарной сигнализации и т.п. Например, микрофоны, установленные в различных помещениях здания посольства СССР
в Вашингтоне, а также одного из зданий в Нью-Йорке, где проживали советские граждане, подсоединялись
для передачи информации к спе-
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Фото 5. Специальный усилитель
низкой частоты (частотный
диапазон 150 – 6000 Гц, размеры
113×37×75 мм; масса 0,3 кг)
Фото 6. Специальные низкочастотные усилители серии SIM AULAS NT
(диаметр кабеля 1,9 мм, максимальная длина кабеля 200 м)
Фото 7. Проводная одноканальная
микрофонная система PKI 2860
Фото 8. Проводная
одноканальная микрофонная
система PKI 2950: а − специальный
усилитель; б – катушка с кабелем
Фото 9. Проводная микрофонная
система:
а – SIM Rotel 1 (одноканальная);
б – SIM Rotel -30 (30-канальная)
38
циальным водопроводным трубам,
используемым для передачи перехваченной информации и питания
микрофонов. Обычная металлическая труба покрывалась специальным
токонепроводящим материалом (изоляцией), затем наносился токопроводящий слой, и снова ее поверхность
покрывалась изоляцией. К специально нанесенному токопроводящему слою и металлу самой трубы и подключались микрофоны [1].
На приемном пункте сигнал, передаваемый микрофоном, поступает на
специальный низкочастотный усилитель, а затем записывается или передается по каналу связи на другой приемный пункт.
Внешний вид специальных низкочастотных усилителей приведен на
фото 5, 6 [12, 13].
Для прослушивания помещений могут использоваться как одноканальные, так и многоканальные системы.
В качестве примера одноканальных
микрофонных систем можно привести системы PKI 2860 и PKI 2950 (фото 7, 8) [9].
В проводной микрофонной системе
PKI 2860 используются субминиатюрные микрофоны с частотным диапазоном от 250 до 3500 Гц. Дальность передачи информации составляет до 500 м.
Размеры усилителя 22×64×98 мм, масса 150 г. Питание осуществляется от
аккумуляторной батареи напряжением 9 В. Время работы до 50 ч [9].
В проводной микрофонной системе PKI 2950 используются электретные микрофоны с полосой частот от
100 Гц до 7 кГц (отношение сигнал/
шум 60 дБ/1 кГц). Катушка с кабелем
длиной 100 м имеет размеры 180×60 мм
и массу 600 г [9].
Приемный блок системы PKI 2950
обеспечивает максимальный коэффициент усиления в 100 дБ и имеет встроенный пятиполосный эквалайзер (300,
600, 1200, 2400, 4800 Гц). Диапазон регулировки ±10 дБ. Блок имеет выход на
головные телефоны 4 – 16 Ом и линейный выход на 50 кОм. Встроенный аккумулятор 9 В обеспечивает время работы блока не менее 20 ч. Блок имеет
массу 750 г и размеры 130×50×150 мм)
[9].
К типовой многоканальной системе относится, например, проводная
микрофонная система SIM Rotel-30
(фото 9). Система предназначена для
прослушивания помещений по специально проложенной двухпроводной
линии. К линии может быть подключено до 30 микрофонов. Максимальная
длина кабеля – 200 м. Приемный блок
имеет размеры 225×200×70 мм. Питание блока осуществляется от сети переменного тока АС 220 В [12].
В системах SIM Rotel используются электретные микрофоны со встроенными предусилителями и схемами
управления. Включение каждого микрофона осуществляется подачей в линию индивидуального кодового сигнала. Размеры микрофонов 9×25 мм. Их
питание осуществляется от приемного блока напряжением 12 В. Питание
микрофона – DC 12 В [2]. Микрофоны с предусилителями имеют в своем
составе полупроводниковые элементы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЗОР
Фото 10. Оптический
(оптоволоконный) микрофон
и могут быть обнаружены с использованием нелинейных локаторов.
В целях обеспечения скрытности
для прослушивания помещений могут
использоваться оптические (оптоволоконные) микрофоны, не имеющие
в своем составе полупроводниковых
элементов и, следовательно, не обнаруживаемые нелинейными локаторами.
К таким системам относится, например, система PKI 2960 (фото 10, рис. 2)
[9]. Оптический (оптоволоконный)
микрофон системы PKI 2960 предназначен для передачи акустической информации по оптоволоконному кабелю. Микрофон выполнен в виде
пластикового цилиндрического корпуса с торцевым или боковым микрофонным входом, имеет двойной оптоволоконный кабель в тефлоновой оболочке
с оптическими разъемами для подключения устройства обработки сигнала
(фото 10). Частотный диапазон микрофона от 250 до 4500 Гц. Микрофон имеет очень высокую чувствительность от
0,3 до 1,8 В/Па (табл. 1) [9].
Устройство обработки сигнала выполнено в небольшом пластиковом
корпусе с разъемами для подключения
внешнего источника питания, записывающего устройства и оптоволоконного кабеля (рис. 2). Оно имеет излучающий светодиод и приемный фотодиод.
Излучаемый световой сигнал по одному из оптоволоконных кабелей попадает на звуковую мембрану, находящуюся в корпусе микрофона. Отраженный
сигнал, модулированный акустическим сигналом через другой оптоволоконный кабель, попадает на приемный фотодиод. Далее устройство
обработки выделяет акустическую составляющую сигнала. Стандартно выпускаются 2 модификации системы,
отличающиеся длиной оптоволоконного кабеля − 10 и 20 м.
Рис. 2. Устройство обработки сигналов системы PKI 2960
Регистрирующая или передающая позволяющие устранять шумы и искааппаратура устанавливается в местах, жения. При этом устраняются следудоступ в которые затруднен. Напри- ющие типы искажений: шумы трансмер, в здании посольства СССР в США портных средств, сетевые наводки,
регистрирующая и передающая аппа- типовые помехи телефонной сети и
ратура была установлена в стропилах радиоканалов, плавная музыка, шумы
на чердаке и в основании фундамента бытовой техники (шум вентилятора,
здания на глубине 2 м [2, 3]. В качестве пылесоса, холодильника и т.п.), широрегистрирующей аппаратуры в основ- кополосные и медленно меняющиеся
ном используются цифровые магнито- шумы, компенсация неравномерности
фоны и диктофоны с длительным вре- АЧХ диктофона и т.п.
менем непрерывной записи (от 60 до
Игольчатые микрофоны
300 ч и более).
Для специальной обработки разго- и электронные стетоскопы
воров, записанных в условиях различВ случае если имеется возможность
ного вида помех, используются эква- доступа в смежные с выделенным полайзеры, которые представляют собой мещения, для прослушивания разговоспециальные устройства с набором ров могут использоваться игольчатые
различных фильтров: фильтров верх- микрофоны (spike microphone) и элекних и нижних частот, полосовых, ок- тронные стетоскопы.
тавных, чебышевских и других фильВыносные игольчатые микрофоны
тров. Эти фильтры включаются по представляют собой микрофоны со
определенной программе в зависи- специальными тонкими звуководами
мости от характера искажений сигна- (фото 11) и предназначены для прола и помех.
слушивания разговоров в смежных
Наряду с эквалайзерами для повы- помещениях через естественные или
шения разборчивости речи использу- специально создаваемые щели в огются специальные программно-аппа- раждающих конструкциях контролиратные комплексы шумоочистки речи, руемых помещений [9, 13].
Таблица 1. Технические характеристики оптического (оптоволоконного)
микрофона PKI 2960
Характеристика
Диаграмма направленности
Диапазон частот, Гц
Чувствительность, В/Па
Соотношение сигнал/шум (на частоте 1 кГц), дБ, не менее
Нелинейные искажения (при уровне сигнала 84 дБ)
Максимальное статическое давление на мембрану, дБ, не менее
Напряжение питания (DC), В
Значение
круговая
250 – 4500
0,3 – 1,8
65
менее 1%
130
9 –12
Потребляемый ток, мА, не более
80
Масса микрофонной головки, г
1
Размеры микрофонной головки, мм
диаметр
длина
4,5
21,5
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Фото 11. Игольчатые
микрофоны: а − PKI 2455; б − ХР-SP
Фото 12. Низкочастотный
усилитель системы PKI 2455
Фото 13. Малогабаритный
электронный стетоскоп
в комплекте с контактным
и игольчатым микрофонами фирмы
Selavio
Фото 14. Малогабаритный
электронный стетоскоп PKI 2850
с контактным микрофоном
Например, в системе PKI 2455 используется электретный игольчатый
микрофон с диаметром звуковода
2,5 мм и длиной до 300 мм. Дальность
перехвата разговора 10 м. Диаметр кабеля 2,5 мм. Усилитель системы имеет массу 200 г и размеры 95×60×25 мм
(фото 12). Питание усилителя осуществляется от аккумуляторной бата-
40
реи напряжением 9 В. Время работы от
аккумулятора до 60 ч [9].
В электронных стетоскопах в качестве датчиков используются контактные
микрофоны, которые преобразуют
акустические колебания, распространяющиеся в твердых телах (стенах, потолках), в электрические.
Электронные стетоскопы с датчиками контактного типа позволяют перехватывать речевую информацию без
физического доступа «агентов» в выделенные помещения. Их датчики наиболее часто устанавливаются на наружных поверхностях зданий, на оконных
проемах и рамах, в смежных (служебных и технических) помещениях за
дверными проемами, ограждающими
конструкциями, на перегородках, трубах систем отопления и водоснабжения, коробах воздуховодов вентиляционных и других систем.
Типовым контактным микрофоном
является пьезоакселерометр. Пьезоакселерометры могут иметь различную
конструкцию. Принцип их действия
описан в [5, 6].
Сейсмическая масса крепится к основанию осевым болтом, который прижимает кольцевую пружину. Между массой и основанием вставляется
пьезоэлемент. Когда на него воздействует сила, на его поверхностях появляется электрический заряд. Материалов с такими свойствами очень много,
но наиболее общепринятым является
кварц. Существуют также синтетические керамические пьезоматериалы,
которые работают довольно хорошо,
причем даже при более высоких температурах, чем позволяет кварц. Если
температура пьезоэлемента повышается и достигает так называемой «температуры Курье», то его пьезоэлектрические свойства утрачиваются. В этом
случае датчик считается неисправным
и не подлежит ремонту.
При перемещении акселерометра вверх или вниз на сейсмическую
массу воздействует сила со стороны
чувствительного элемента. Это единственная сила, действующая на массу,
поэтому она пропорциональна ускорению последней, совпадающему с ускорением всей системы. Масса, со своей
стороны, давит на чувствительный элемент с такой же по величине (и противоположной по направлению) силой.
Так как заряд и напряжение на пьезо-
электрическом элементе прямо пропорциональны величине этой силы,
в итоге мы получим на выходе электрический сигнал, пропорциональный
ускорению. Пьезоакселерометры обладают чрезвычайно большой линейностью по амплитуде, поэтому у них
очень большой динамический диапазон. Нижний предел ускорения, который они могут воспринимать, определяется только электрическим шумом
электроники, а высшие уровни ограничены только пределом разрушения
самого пьезоэлемента. Этот диапазон
допустимых амплитуд может охватывать восемь порядков, или 160 дБ.
Частотный диапазон акселерометров очень широк и может простираться для некоторых моделей от очень
низких частот до десятков килогерц.
Высокочастотная характеристика ограничена резонансной частотой системы «сейсмическая масса − пьезоэлемент». Из-за этого резонанса датчик
выдаст очень сильный пик напряжения
в ответ на возбуждение на его собственной частоте, которая для наиболее
распространенных
акселерометров
составляет около 30 кГц. Обычно рабочий частотный диапазон акселерометра составляет до 1/3 его собственной резонансной частоты, которая
сильно зависит от способа его крепления, причем крепления винтом или на
шпильке являются наилучшими.
Акселерометры типа «ICP» имеют
встроенный микропредусилитель. Такие акселерометры имеют низкоимпедансный выход, менее подвержены помехам и их чувствительность
не зависит от длины кабеля. Чувствительность современных контактных
микрофонов составляет от 50 до 100
мкВ/Па, что дает возможность прослушивать разговоры через бетонные и кирпичные стены толщиной более 100 см, практически любые двери,
а также оконные рамы и инженерные
коммуникации.
Внешний вид некоторых портативных электронных стетоскопов представлен на фото 13 − 15 [9, 10, 12].
К типовым представителям портативных электронных стетоскопов относится стетоскоп PKI 2850. Размеры
его усилительного блока составляют
95×60×25 мм, а контактного микрофона – 50×35×15 мм. Коэффициент
усиления стетоскопа не менее 80 дБ.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЗОР
Таблица 2. Основные характеристики профессионального
электронного стетоскопа PKI 2900
Характеристика
Значение
Максимальный коэффициент усиления, дБ
Эквалайзер
Диапазон регулировки, дБ
Тип контактного микрофона
Размеры контактных микрофонов, мм
Выход на головные телефоны
Линейный выход
Питание − встроенный аккумулятор, В
Время работы от аккумулятора, ч
100
пять полос: 300, 600, 1200,
2400, 4800 Гц
±10
пьезомикрофон
∅20 и 35
4 – 16 Ом, 100 мВт
50 кОм, 200 мВ
9
до 20
Фото 15. Малогабаритный
стетоскоп SIM-STM-100 (диапазон
частот от 10 до 15 000 Гц,
коэффициент усиления 40 000,
питание − батарея 9 В, время
работы до 100 ч, размеры датчика
∅40×18 мм, масса датчика 80 г)
Фото 16. Внешний вид
профессионального электронного
стетоскопа PKI 2900
Фото 18. Варианты крепления вибродатчиков:
а – на стене (с использованием специальной пасты);
б – на водопроводной трубе (с использованием специального хомута)
Фото 17. Прослушивание
и запись разговоров, ведущихся
в смежном помещении,
с использованием электронного
стетоскопа
Время работы от встроенного аккумулятора – до 800 ч. В портативных электронных стетоскопах используются
небольшие по размерам контактные
микрофоны. Например, в стетоскопе SIM-STM-100 используется датчик
размерами ∅40×18 мм и массой 80 г.
Современные электронные стетоскопы имеют коэффициент усиления
порядка 80 − 100 дБ (10 000 – 100 000
раз) и способны улавливать слабые
звуковые колебания (шорохи, тиканье
часов и т.д.). Иностранными фирмами выпускаются различные варианты
стетоскопов от простейших портативных малогабаритных до сложных электронных стетоскопов, оборудованных
высокочувствительным низкочастотным усилителем и набором встроенных эквалайзерных фильтров.
В качестве примера на фото 16
представлен внешний вид профес-
сионального электронного стетоскопа PKI 2900, а его характеристики – в
табл. 2 [9].
В комплект электронного стетоскопа PKI 2900 входят два разных контактных микрофона. Максимальный
коэффициент усиления стетоскопа –
100 дБ. Стетоскоп имеет встроенный
пятиполосный эквалайзер с частотами полос: 300, 600, 1200, 2400 и 4800 Гц,
что позволяет проводить шумоочистку сигналов непосредственно при их
прослушивании. При использовании
электронных стетоскопов возможно
или непосредственное прослушивание
разговоров из смежных помещений,
или запись перехваченных разговоров
на цифровой диктофон (фото 17) [14].
Датчики электронных стетоскопов
могут устанавливаться на стенах, за
дверными проемами, под подвесными
потолками, на перегородках, трубах
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
систем отопления и водоснабжения,
коробах воздуховодов вентиляционных систем и соединяться с блоком
усиления специально проложенным
кабелем так же, как в проводных микрофонных системах (фото 18).
Контактные датчики могут быть установлены в стенах и железобетонных конструкциях зданий на этапах
их строительства или реконструкции
(рис. 4, 5). Например, проводная микрофонная система была установлена в торгпредстве и в жилых домах
наших граждан в Лондоне (рис. 5). В
системе использовались как обычные, так и контактные микрофоны
(вибрационные датчики), соединенные ленточными кабелями с основными элементами системы. Вибрационные датчики и соединительные
кабели были вмонтированы непосредственно в железобетонные конструкции здания. Соединение элементов системы осуществлялось с
использованием миниатюрных металлических разъемов. Некоторые
вибрационные датчики крепились
с помощью пружинных зажимов на
арматуре колонн. Один такой датчик
можно было использовать для прослушивания двух смежных помещений.
Все элементы системы подслушивания, в том числе и кабели, устанавливались в конструкции здания, а затем
заливались бетоном. Приемный контрольный пункт системы подслушивания располагался за пределами торгпредства на значительном удалении
от него [1, 2].
Рис. 4. Схема установки датчиков контактного типа в железобетонных
конструкциях здания
Рис. 5. Схема
установки датчиков
контактного типа
в здании торгового
представительства
СССР в Лондоне
Литература
1.
2.
3.
4.
Алексеенко В., Мэлтон К. Что же «сдал» Бакатин?/ Мужская работа, 2004, № 3(15), с. 36 – 41.
Брусницин Н.А. Кто подслушивает президентов (От Сталина до Ельцина). М.: Вита-Пресс, 2000. – 416 с.
Брусницин Н.А. Открытость и шпионаж. М.: Воениздат, 1991.– 56 с.
Джефри С. Н. Микрофоны на основе технологии MEMS для поверхностного монтажа/ ChipNews, 2003, № 9 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.chipinfo.ru/ literature/chipnews/200309/12.html.
5. Приборы для измерения шума и вибраций [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.algoritm.ru/
pribor?sid=1.
6. Рекомендации по измерению общей вибрации виброметром ОКТАВА-101В. − М.: Октава+, 2004. − 15 с.
7. AKU2000. Product BRIEF Digital-Output CMOS MEMS.
8. Anti-terror equipment: catalog. – Germany: PK Electronik International FRG, 1998. – 101 р.
9. Anti terror equipment: catalog. – Germany: PKI Electronic Intelligence, 2008. – 116 р. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.pki-electronic.com/index.php?Catalogue.
10. Microspie Telefoniche e Ambientali [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.selavio.com/prodotti/
microspie.
11. Security and surveillance products. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://endoacustica.com/index_en.htm.
12. Special Equipment. − Germany: SIM Security & Electronic System GmbH, 2006. – 65 р.
13. Surveillance Product presentation [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые, граф. (662,7 Мб). – Denmark, Spectronic,
2007. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
14. Technical surveillance solutions for operational needs. – United Kingdom: Security Research Limited, 1997. – 22 p.
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАГОРНЫЙ Сергей Иванович
ДОНЦОВ Вадим Владимирович,
кандидат технических наук
ПРАВОВОЙ АСПЕКТ ЗАЩИТЫ
ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДАННЫХ
ПРИ СОЗДАНИИ И ВЕДЕНИИ БАЗ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
Вопрос: Разумно ли используются
сегодня вычислительные машины?
Ответ Норберта Винера: В 10%
случаев – да.
Вопрос: Поразительно низкая цифра. Почему Вы так говорите?
Ответ Норберта Винера: Потому
что нужен разум, чтобы знать, что
дать машине. И во многих случаях машина используется в расчете на разум, которого-то и нет. Вычислительная машина ценна ровно настолько,
насколько ценен использующий ее человек. Она может позволить ему продвинуться дальше за то же самое время. Но он обязан иметь идеи [1].
В соответствии со ст. 71 Конституции
вопросы организации федеральной
государственной службы (ГС) находятся в ведении Российской Федерации. Федеральный закон «О системе
государственной службы Российской
Федерации» № 58-ФЗ от 27.05.2003 г.,
определяя правовые и организационные основы системы ГС РФ и систему
ее управления, установил следующие
виды государственной службы:
♦ государственная гражданская;
♦ военная;
♦ правоохранительная.
Система управления ГС создается
на федеральном уровне в целях координации деятельности государственных органов при решении вопросов поступления на государственную
службу, формирования кадрового резерва, прохождения и прекращения
ГС, ведения Сводного реестра государственных служащих Российской
Федерации, использования кадрового резерва для замещения должностей ГС, подготовки, переподготовки,
повышения квалификации и стажировки государственных служащих,
а также в целях осуществления вневедомственного контроля за соблюдением в государственных органах
федеральных законов, иных нормативных правовых актов Российской
Федерации о государственной службе.
В целях решения вопросов прохождения и прекращения ГС в федеральном государственном органе ведутся,
в том числе на электронных носителях, реестры государственных служащих, которые формируются на основе
персональных данных государственных служащих. Сведения, внесенные
в реестр федеральных государственных служащих в федеральном государственном органе в случаях, установленных федеральными законами и
иными нормативными правовыми актами РФ, относятся к сведениям, составляющим государственную тайну
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
или к сведениям конфиденциального характера. Реестры федеральных
государственных служащих в федеральных государственных органах составляют Реестр федеральных государственных служащих. Содержание
и порядок ведения Реестра федеральных государственных служащих, а
также перечень сведений, включаемых в Сводный реестр государственных служащих Российской Федерации, устанавливается Президентом
РФ.
Таким образом, порядок ведения
Реестра федеральных государственных служащих, а также перечень сведений, включаемых в Сводный реестр
государственных служащих РФ, находящихся на государственной гражданской, военной и правоохранительной службе, должен быть установлен
Президентом РФ.
Персональные данные государственных служащих, сведения об их
профессиональной служебной деятельности и о стаже (о его общей
продолжительности)
государственной службы вносятся в личные дела
и документы учета государственных
служащих.
Форма и порядок ведения, учета и хранения указанных дел и документов, подтверждающих профессиональную служебную деятельность
государственных служащих, устанавливаются федеральными законами и
иными нормативными правовыми актами РФ. Персональные данные, внесенные в личные дела и документы
учета государственных служащих,
являются персонифицированными и
в случаях, установленных федеральными законами и иными нормативными правовыми актами РФ, относятся к
сведениям, составляющим государственную тайну, или к сведениям конфиденциального характера. Рассмотрим в качестве примера подходы к
реализации создания и ведения баз
данных автоматизированной информационно-поисковой системы кадровых служб в системе ФСИН. Система ФСИН выбрана как наиболее
открытая в Минюсте России и имеющая наибольшее количество документов, представленных в открытых правовых информационно-справочных
системах «Гарант» и «Консультант
Плюс».
44
Закон РФ от 21.07.1993 г. «Об учреждениях и органах, исполняющих наказания в виде лишения свободы», закрепляя в гл. IV права и обязанности
работников уголовно-исполнительной
системы (УИС), указывает в ст. 24, что
к ним относятся две категории лиц:
♦ лица, имеющие специальные звания
сотрудников УИС;
♦ рабочие и служащие учреждений,
исполняющих наказания, объединений учреждений с особыми условиями хозяйственной деятельности,
предприятий учреждений, исполняющих наказания, федерального органа УИС и его территориальных
органов, а также следственных изоляторов, предприятий, научно-исследовательских, проектных, лечебных, учебных и иных учреждений,
входящих в УИС.
Правовое регулирование работы
(службы) указанных выше категорий
работников УИС осуществляется на
основании различных нормативных
правовых актов. Порядок и условия
прохождения службы сотрудниками
УИС регламентируются Законом об
учреждениях и органах, исполняющих
наказания в виде лишения свободы, и
иными нормативными правовыми актами РФ, нормативными правовыми
актами Минюста России. В то же время организация деятельности рабочих
и служащих регламентируются законодательством РФ о труде и правилами внутреннего распорядка учреждений, исполняющих наказания.
30 мая 2005 г. Указом Президента
РФ за № 609 было утверждено «Положение о персональных данных государственного гражданского служащего Российской Федерации и
ведении его личного дела». Этим положением определен порядок получения, обработки, хранения, передачи
и любого другого использования персональных данных государственного
гражданского служащего РФ, а также
ведения его личного дела в соответствии со ст. 42 Федерального закона от
27.07.2004 г. № 79-ФЗ «О государственной гражданской службе Российской
Федерации». Ст. 2 «Положения о персональных данных государственного гражданского служащего Российской Федерации и ведении его личного
дела» установила что, под персональными данными гражданского служа-
щего понимаются сведения о фактах,
событиях и обстоятельствах его жизни, позволяющие идентифицировать
его личность и содержащиеся в его
личном деле либо подлежащие включению в его личное дело. При получении, обработке, хранении и передаче
персональных данных гражданского служащего кадровая служба государственного органа обязана соблюдать следующие требования:
персональных
дан♦ обработка
ных гражданского служащего осуществляется в целях обеспечения соблюдения Конституции РФ,
федеральных законов и иных нормативных правовых актов РФ, содействия гражданскому служащему в прохождении государственной
гражданской службы РФ, в обучении и должностном росте, обеспечения личной безопасности гражданского служащего и членов его
семьи, а также в целях обеспечения
сохранности принадлежащего ему
имущества и имущества государственного органа, учета результатов
исполнения им должностных обязанностей;
♦ персональные данные следует получать лично у гражданского служащего. В случае возникновения
необходимости получения его персональных данных у третьей стороны следует известить об этом
гражданского служащего заранее,
получить его письменное согласие
и сообщить ему о целях, предполагаемых источниках и способах получения персональных данных;
♦ запрещается получать, обрабатывать и приобщать к личному делу
гражданского служащего не установленные федеральными законами персональные данные о его политических, религиозных и иных
убеждениях, частной жизни, членстве в общественных объединениях,
в том числе в профессиональных
союзах;
♦ при принятии решений, затрагивающих интересы гражданского
служащего, запрещается основываться на персональных данных,
полученных исключительно в результате их автоматизированной
обработки или с использованием
электронных носителей;
♦ защита персональных данных граж-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
правовой аспект
данского служащего от неправомерного их использования или утраты
обеспечивается за счет средств государственного органа в порядке,
установленном федеральными законами;
♦ передача персональных данных
гражданского служащего третьей стороне не допускается без его
письменного согласия, за исключением случаев, установленных федеральным законом.
При этом в целях обеспечения защиты персональных данных, хранящихся в личных делах, гражданские
служащие имеют право:
♦ получать полную информацию о
своих персональных данных и обработке этих данных (в том числе
автоматизированной);
♦ осуществлять свободный бесплатный доступ к своим персональным
данным, включая право получать
копии любой записи, содержащей
персональные данные, за исключением случаев, предусмотренных
федеральным законом;
♦ требовать исключения или исправления неверных или неполных персональных данных, а также данных,
обработанных с нарушением Федерального закона; гражданский служащий при отказе представителя
нанимателя или уполномоченного
им лица исключить или исправить
его персональные данные имеет
право заявить в письменной форме представителю нанимателя или
уполномоченному им лицу о своем
несогласии, обосновав его соответствующим образом; персональные
данные оценочного характера гражданский служащий имеет право дополнить заявлением, выражающим
его собственную точку зрения;
♦ требовать от представителя нанимателя или уполномоченного им
лица уведомления всех лиц, которым ранее были сообщены неверные или неполные персональные
данные, обо всех произведенных в
них изменениях или исключениях
из них;
♦ обжаловать в суде любые неправомерные действия или бездействие представителя нанимателя или
уполномоченного им лица при обработке и защите персональных
данных.
Кроме этого, Трудовой Кодекс РФ
вносит следующие дополнительные
требования:
♦ работники и их представители
должны быть ознакомлены под подпись с документами работодателя,
устанавливающими порядок обработки персональных данных работников, а также об их правах и обязанностях в этой области;
♦ работодатель не имеет права получать и обрабатывать персональные
данные работника о его политических, религиозных, иных убеждениях и частной жизни. В случаях,
непосредственно связанных с вопросами трудовых отношений, в соответствии со ст. 24 Конституции
РФ, работодатель вправе получать
и обрабатывать данные о частной
жизни работника только с его письменного согласия;
♦ работники не должны отказываться от своих прав на сохранение и
защиту тайны;
♦ работодатели, работники и их
представители должны совместно
вырабатывать меры защиты персональных данных;
♦ не сообщать персональные данные
работника в коммерческих целях
без его письменного согласия;
♦ предупредить лиц, получающих
персональные данные работника, о
том, что эти данные могут быть использованы лишь в целях, для которых они сообщены, и требовать
от этих лиц подтверждения того,
что это правило соблюдено; лица,
получающие персональные данные
работника, обязаны соблюдать режим секретности (конфиденциальности);
♦ осуществлять передачу персональных данных работника в пределах
одной организации в соответствии
с локальным нормативным актом, с
которым работник должен быть ознакомлен под подпись;
♦ разрешать доступ к персональным
данным работников только специально уполномоченным лицам,
при этом указанные лица должны
иметь право получать только те
персональные данные, которые необходимы для выполнения конкретных функций;
♦ не запрашивать информацию о состоянии здоровья работника, за ис-
ключением тех сведений, которые
относятся к вопросу о возможности выполнения им трудовых обязанностей;
♦ передавать персональные данные
работника представителям работников в порядке, установленном
Трудовым Кодексом РФ и иными
федеральными законами, и ограничивать эту информацию только теми персональными данными, которые необходимы для выполнения
указанными представителями их
функций.
В целях обеспечения защиты персональных данных, хранящихся у работодателя, работники имеют право на:
♦ полную информацию об их персональных данных и обработке этих
данных;
♦ определение своих представителей для защиты своих персональных данных;
♦ доступ к относящимся к ним медицинским данным с помощью медицинского специалиста по их выбору;
♦ требование об исключении или исправлении неверных или неполных
персональных данных, а также данных, обработанных с нарушением требований Трудового Кодекса
РФ или иного федерального закона; при отказе работодателя исключить или исправить персональные
данные работника он имеет право
заявить в письменной форме работодателю о своем несогласии с соответствующим обоснованием такого
несогласия; персональные данные
оценочного характера работник
имеет право дополнить заявлением,
выражающим его собственную точку зрения.
Указ Президента РФ за № 609 от 30
мая 2005 г. «Об утверждении Положения о персональных данных государственного гражданского служащего
Российской Федерации и ведении его
личного дела» обязал руководителей
государственных органов обеспечить
защиту персональных данных государственных гражданских служащих
Российской Федерации, содержащихся в их личных делах, от неправомерного их использования или утраты за
счет средств государственных органов в порядке, установленном федеральными законами.
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
В соответствии с п. 4 Указа Президента РФ от 8 октября 1997 г. № 1100
«О реформировании уголовно-исполнительной системы Министерства внутренних дел Российской
Федерации» порядок и условия прохождения службы, а также организация деятельности лиц, имеющих специальные звания сотрудников УИС
Минюста России регламентируются «Положением о службе в органах
внутренних дел Российской Федерации», утвержденным Постановлением Верховного Совета РФ от 23 декабря 1992 г. № 4202-1 «Об утверждении
Положения о службе в органах внутренних дел Российской Федерации и
текста «Присяги сотрудника органов
внутренних дел Российской Федерации», Законом Российской Федерации «Об учреждениях и органах, исполняющих уголовные наказания в
виде лишения свободы», Уголовно-исполнительным кодексом Российской
Федерации, а также иными соответствующими федеральными законами
и правилами внутреннего распорядка учреждений и органов, исполняющих уголовные наказания. В связи
с изменениями в законодательстве
РФ Министерство юстиции Российской Федерации своим Приказом от
26.04.2002 г. № 117 утвердило «Инструкцию о порядке применения Положения о службе в органах внутренних
дел Российской Федерации в учреждениях и органах уголовно-исполнительной системы Министерства юстиции Российской Федерации». Но
при этом необходимо учитывать, что
нормы трудового законодательства
РФ применяются к правоотношениям, возникающим при прохождении
службы в органах УИС Минюста России в случаях, предусмотренных специальными правовыми актами, или
тогда, когда возникшие правоотношения не урегулированы специальными нормативными актами и требуется применение норм трудового
законодательства по аналогии. Данное положение нашло свое подтверждение и в постановлении Судебной
коллегии по гражданским делам Верховного Суда Российской Федерации
от 4 февраля 2000 г.
В соответствии с Указом Президента России от 13 октября 2004 г. № 1313
Министерство юстиции Российской
46
Федерации является федеральным
органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке
и реализации государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере исполнения уголовных наказаний, и имеет следующие
полномочия:
♦ на основании и во исполнение Конституции РФ, федеральных конституционных законов, федеральных законов, актов Президента и
Правительства РФ самостоятельно
принимает нормативные правовые
акты по вопросам, относящимся к
установленной сфере деятельности, за исключением вопросов, правовое регулирование которых в соответствии с законодательством
осуществляется
федеральными
конституционными законами, федеральными законами, актами Президента и Правительства РФ;
♦ организует и осуществляет кадровое обеспечение центрального аппарата Минюста России и его территориальных органов, в том числе
профессиональную
подготовку,
переподготовку, повышение квалификации и стажировку кадров;
принимает участие в кадровом
обеспечении
подведомственных
ему федеральных служб и федерального агентства;
♦ организует и осуществляет информационное и правовое обеспечение
территориальных органов и федеральных государственных учреждений Минюста России;
♦ организует разработку и внедрение
программно-технических средств и
технологий сбора, обработки и анализа информации в соответствии с
едиными требованиями (техническими регламентами, стандартами)
и программами (планами) правовой
информатизации
территориальных органов и федеральных государственных учреждений Минюста России;
♦ организует, осуществляет и обеспечивает в соответствии с законодательством РФ защиту сведений,
составляющих государственную и
иную охраняемую законом тайну.
В соответствии с Указом Президента РФ от 13 октября 2004 г. № 1314
«Вопросы Федеральной службы исполнения наказаний» ФСИН России,
руководствуясь в своей деятельности Конституцией РФ, федеральными
конституционными законами, федеральными законами, актами Президента и Правительства РФ, международными договорами и актами
Минюста осуществляет справочноинформационное обеспечение учреждений и органов УИС и ведение
единого банка данных по вопросам,
касающимся деятельности УИС, а также принимает участие в разработке и
проведении юридической экспертизы проектов законодательных и иных
нормативных правовых актов, касающихся деятельности УИС, по поручению Минюста России.
ФСИН не вправе осуществлять в установленной сфере деятельности нормативно-правовое
регулирование,
кроме случаев, установленных федеральными конституционными законами, федеральными законами и
указами Президента РФ. (п. 8 Указа
Президента РФ от 13 октября 2004 г.
№ 1314 «Вопросы Федеральной службы исполнения наказаний»).
Учитывая вышеизложенные требования и в целях совершенствования
работы по учету кадров в УИС, приказом Минюста от 18.12.2006 г. № 369
утверждена Инструкция по учету кадров уголовно-исполнительной системы.
Инструкция по учету кадров УИС
определяет:
♦ основные задачи и виды учета сотрудников уголовно-исполнительной системы отдельных категорий
гражданского персонала федерального и территориальных органов
УИС, образовательных, научно-исследовательских учреждений и подразделений, непосредственно подчиненных ФСИН России;
♦ организацию учета кадров;
♦ формы учетных документов;
♦ основные требования, предъявляемые к учету кадров.
При этом учет подразделяется на
персональный и количественный (статистический).
Персональному учету подлежат сотрудники УИС. Персональный учет
представляет собой совокупность биографических данных, сведений о прохождении службы, трудовой деятельности, деловых, профессиональных и
личных качествах этих лиц, зафикси-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
правовой аспект
рованных в установленном порядке по
определенной форме и упорядоченных по конкретному признаку (например, по личному номеру, занимаемой
должности и т.п.). Разновидностями
персонального учета являются алфавитный, пономерной и штатно-должностной учеты. Алфавитному и пономерному учету подлежат сотрудники,
имеющие специальные звания среднего, старшего и высшего начальствующего состава. Учет ведется по фамилиям в алфавитном порядке и на
основании личных номеров, присваиваемых в установленном порядке.
Штатно-должностной учет ведется по
всем должностям, предусмотренным
штатами. Он содержит сведения о лицах, замещающих эти должности.
Количественный (статистический)
учет содержит обобщенные цифровые данные, характеризующие укомплектованность территориальных органов УИС, текучесть и качественный
состав кадров УИС.
Заполнение документов персонального учета производится аккуратно, перьевой или гелевой ручкой,
ручкой-роллером (в том числе шариковой) черного, синего или фиолетового цвета или на пишущей машинке.
Сокращения допускаются в исключительных случаях, если они носят общепринятый характер и толкуются
однозначно. Не допускается сокращение фамилий, имен, отчеств, названий
регионов, населенных пунктов, улиц,
учреждений и органов УИС.
Принимая во внимание требование приказа Минюста от 18.12.2006 г.
№ 369 и отсутствие нормативно-правового акта, регламентирующего порядок ведения реестра, сформированного на основе персональных данных
государственных служащих, создание
и ведение баз данных автоматизированной информационно-поисковой
системы «Пономерной и алфавитный
учет сотрудников уголовно-исполнительной системы» в части лиц, имеющих специальные звания сотрудников УИС, становится в настоящее
время проблематичным.
В сложившейся ситуации есть два
выхода.
Первый сформулировал Д. Медведев: «Россия, без преувеличения, это
страна правового нигилизма. К сожалению (и я это вынужден конста-
тировать как человек, который давно
занимается правом), таким уровнем
пренебрежения к праву не может
«похвастаться» ни одна другая европейская страна». Но при этом необходимо учитывать ст. 13.11 Кодекса РФ
об административных правонарушениях, которая гласит: «Нарушение установленного законом порядка сбора,
хранения, использования или распространения информации о гражданах
(персональных данных) влечет предупреждение или наложение административного штрафа на граждан в размере
от трехсот до пятисот рублей; на должностных лиц − от пятисот до одной тысячи рублей; на юридических лиц − от
пяти тысяч до десяти тысяч рублей».
Второй подход базируется на следующем высказывании Д. Медведева:
«Если мы хотим стать цивилизованным государством, нам нужно, прежде всего, стать государством правовым». В этой части в соответствии
с постановлением Судебной коллегии по гражданским делам Верховного Суда Российской Федерации от 4
февраля 2000 г., действует принцип
«когда возникшие правоотношения
не урегулированы специальными
нормативными актами», то возможно «применение норм трудового законодательства по аналогии». Учитывая, что «ФСИН России не вправе
осуществлять в установленной сфере деятельности нормативно-правовое регулирование, кроме случаев,
установленных федеральными конституционными законами, федеральными законами и указами Президента
Российской Федерации», необходимо
внести изменения в приказ Минюста
от 18.12.2006 г. № 369 в части разрешения проведения обработки персональных данных с использованием автоматизированных систем.
Принимая во внимание, что «личное
дело является секретным документом (документом, содержащим персональные данные) и состоит из пяти
частей», необходимо конкретизировать, какой гриф конфиденциальности имеют следующие части.
«В первой части хранятся: послужной список, а также документы, подтверждающие
(устанавливающие)
стаж службы (выслугу лет) или ее отдельные периоды, справка-объективка и т.п. (приложение В).
Во второй части − заявление о приеме на службу и заключение о приеме
на службу в УИС, заполненный бланк
контракта (подписанный сторонами),
представление к присвоению специальных званий, наградные листы, аттестации, служебные характеристики
и другие документы, связанные с прохождением службы.
В третьей части − заявление о рассмотрении документов в целях изучения возможности приема на службу
в УИС, анкета, автобиография (написанная от руки или напечатанная на
компьютере), а также иные документы, связанные с изучением кандидата
на службу (кроме тех, которые хранятся в пятой части), заключение военноврачебной комиссии, психодиагностической экспертизы, обязательство
о неразглашении сведений, составляющих государственную и служебную
тайну, бланк с текстом присяги, подписанный сотрудником, копии актов
гражданского состояния, документов
об окончании образовательного учреждения и т.п.
В четвертой части − архивные материалы (устаревшие анкеты, автобиографии, материалы, связанные с
прохождением службы, заключения
по материалам служебных проверок,
связанных с нарушением законности и служебной дисциплины, и т.п.). В
случае если факты нарушения законности и служебной дисциплины не
подтвердились, приобщать соответствующие заключения к материалам
личного дела запрещается. Материалы служебных проверок в личном деле не хранятся.
В пятой части хранятся материалы
проверки по оперативным учетам и
месту жительства».
Материалы четвертой и пятой частей хранятся в отдельных папках и
подобно справке-объективке вкладываются в личное дело». Данное мероприятие (определение степени
секретности частей личного дела) необходимо провести для того, чтобы
определить гриф конфиденциальности информации, обрабатываемой в
автоматизированной системе.
В случае если информация, обрабатываемая в автоматизированной системе, будет содержать сведения, отнесенные к государственной тайне,
возникнет проблема с разрешением
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
процедуры, заложенной в Трудовом
Кодексе, а именно следующих прав
работника:
♦ работодатели, работники и их
представители должны совместно
вырабатывать меры защиты персональных данных работников;
♦ работники и их представители
должны быть ознакомлены под подпись с документами работодателя,
устанавливающими порядок обработки персональных данных работников, а также об их правах и обязанностях в этой области;
♦ работники получают полную информацию о своих персональных
данных и обработке этих данных (в
том числе автоматизированной);
♦ работодатели обеспечивают работникам свободный бесплатный доступ к своим персональным
данным, включая право получать
копии любой записи, содержащей
персональные данные гражданского служащего, за исключением
случаев, предусмотренных федеральным законом;
♦ работники требуют исключения
или исправления неверных или неполных персональных данных, а
также данных, обработанных с нарушением Федерального закона;
работник при отказе представителя
нанимателя или уполномоченного
им лица исключить или исправить
персональные данные гражданского служащего имеет право заявить
в письменной форме представителю нанимателя или уполномоченному им лицу о своем несогласии,
обосновав соответствующим образом такое несогласие; персональные данные оценочного характера
гражданский работник имеет право
дополнить заявлением, выражающим его собственную точку зрения;
♦ работник имеет право на определение своих представителей для защиты своих персональных данных;
♦ доступ к относящимся к ним медицинским данным с помощью медицинского специалиста по их выбору;
Кроме этого, предварительно при
подготовке к обработке персональных данных в информационной системе должно быть обеспечено:
а) проведение мероприятий, направленных на предотвращение несанкционированного доступа к персональным данным и (или) передачи
их лицам, не имеющим права доступа к такой информации;
б) своевременное обнаружение фактов несанкционированного доступа
к персональным данным;
в) недопущение воздействия на технические средства автоматизированной обработки персональных
данных, в результате которого может быть нарушено их функционирование;
г) возможность
незамедлительного
восстановления персональных данных, модифицированных или уничтоженных вследствие несанкционированного доступа к ним;
д) постоянный контроль за обеспечением уровня защищенности персональных данных.
Общие мероприятия по обеспечению безопасности персональных
данных при их обработке в информационных системах в соответствии
с Постановлением Правительства
№ 781 включают в себя:
е) определение угроз безопасности
персональных данных при их обработке, формирование на их основе
модели угроз;
ж) разработку на основе модели угроз системы защиты персональных данных, обеспечивающей нейтрализацию предполагаемых угроз
с использованием методов и способов защиты персональных данных,
предусмотренных для соответствующего класса информационных
систем;
з) проверку готовности средств защиты информации к использованию
с составлением заключений о возможности их эксплуатации;
и) установку и ввод в эксплуатацию
средств защиты информации в со-
ответствии с эксплуатационной и
технической документацией;
к) обучение лиц, использующих средства защиты информации, правилам
работы с ними;
л) учет применяемых средств защиты
информации, эксплуатационной и
технической документации к ним,
носителей персональных данных;
м) учет лиц, допущенных к работе с
персональными данными в информационной системе;
н) контроль за соблюдением условий
использования средств защиты информации, предусмотренных эксплуатационной и технической документацией;
о) разбирательство и составление заключений по фактам несоблюдения
условий хранения носителей персональных данных, использования
средств защиты информации, которые могут привести к нарушению
конфиденциальности
персональных данных или другим нарушениям, приводящим к снижению уровня защищенности персональных
данных, разработку и принятие мер
по предотвращению возможных
опасных последствий подобных нарушений;
п) описание системы защиты персональных данных.
Совмещение требований по защите информации автоматизированной системы, предъявляемых ФСТЭК
России, с Трудовым Кодексом должно
найти отражение в нормативном акте,
утвержденном Минюстом.
Таким образом, решив все поставленные задачи, можно будет приступить к автоматизации обработки на
СВТ персональных данных, но с учетом того, что «при принятии решений,
затрагивающих интересы работника, работодатель не имеет права основываться на персональных данных
работника, полученных исключительно в результате их автоматизированной обработки или электронного получения» (п. 6 ст. 86 Трудового
Кодекса РФ).
Литература
1. Machines Smarter than Men? Interview with Dr. Norbert Wiener, Noted Scientist / U.S. News & World Report, 1964, Feb. 24,
p. 84 – 86.
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
АКИМОВ Владимир Николаевич,
кандидат технических наук
ШОРИН Александр Олегович
ОСОБЕННОСТИ
ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ
МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ
ЖКХ НА ОСНОВЕ
ПАКЕТНЫХ РАДИОСЕТЕЙ
В настоящее время активно развиваются пакетные радиосети, такие как сети общего пользования, в том числе
широкополосные сети и как альтернатива − корпоративные радиосети. Сети общего пользования берут на себя задачи и мониторинга объектов жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), однако, не все задачи, даже при создании
виртуальных выделенных сетей, решаются ими при построении систем мониторинга. Основной проблемой остается гарантированное время доставки информации, а при
задачах управления оборудованием объектов – скорость
обмена командами управления и надежностью. Учитывая
высокие требования на достоверность передаваемой информации и к реакции системы на сигналы сигнализации,
телерегулирования, телеуправления и т.п., такие системы
управления и регулирования строились на основе проводных систем связи. В этих системах, как правило, радиоканал используется как резервный канал связи. Примерами
таких систем могут быть системы дистанционного управления объектами городских и сельских теплосетей (насосных станций, камер и т.д.), электросетей, газового хозяйства, а также системы управления нефте-, газопроводами и
пр. Отличительными особенностями систем сбора и обработки информации, телеметрических и управляющих систем являются:
♦ малые задержки системы на сигналы сигнализации, телерегулирования, телеуправления (не превышающие десятых и даже сотых долей секунды);
♦ разнообразие типов терминальных (исполнительных)
устройств и протоколов обмена данными;
♦ сложность и большая стоимость прокладки проводных
линий связи и пр.
Зачастую создание таких систем возможно только с использованием радиоканала.
Далее рассмотрим варианты построения пакетных радиосетей с учетом особенностей (специфики) работы различных служб ЖКХ и как они могут решать различные задачи мониторинга объектов ЖКХ.
Особенности территориального
размещения объектов ЖКХ
Городское коммунальное хозяйство − одна из отраслей,
в которой имеется огромное количество служб и их территориально распределенных объектов. Объекты стационарные, находящиеся или в жилых многоэтажных кварталах,
или в промзонах также с многоэтажной застройкой, на авто- и железнодорожных трассах.
Объекты распределены между территориальными районами города. Как правило, каждый район имеет дежурнодиспетчерский пункт (ДДП), осуществляющий контроль и
управление объектами, находящимися на его территории.
Кроме того, каждый район функционирует независимо
друг от друга, а координацию их деятельности может осуществлять главный диспетчерский пункт (ГДП). Месторас-
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
положение объектов и их количество может меняться. Общее количество объектов по различным службам может
превышать сотни и тысячи объектов.
Как правило, объекты ЖКХ снабжены электропитанием
и имеют проводную телекоммуникационную связь, могут
быть отапливаемыми и неотапливаемыми, защищены от
несанкционированного проникновения или не защищены,
охраняемыми или неохраняемыми. Обычно сигнализация
выполняется проводными линиями, а снятие показаний
приборов и управление установленным на объектах оборудованием производит персонал, по необходимости посещающий места установки оборудования. Зачастую для регистрации изменения контролируемых параметров во времени
используются самописцы, требующие периодического обслуживания и пополнения расходных материалов.
Особенности взаимодействия объектов
и их функционирование
Организацию технологического функционирования и
взаимосвязь каждого объекта ЖКХ со своим диспетчером,
как правило, осуществляют контроллеры объектового оборудования и контроллеры автоматизированного рабочего места (АРМ) диспетчера. Контроллеры осуществляют
процедуры контроля, управления и взаимосвязи с каждым
объектом. Существует огромное многообразие возможных
комбинаций объектов, в каждом конкретном случае необходима разработка оптимальной конфигурации системы.
Примерами источников информации, данные с которых
могут поступать на рабочее место диспетчера ЖКХ, могут
быть:
♦ датчики охранно-пожарной сигнализации;
♦ датчики температуры воды, воздуха;
♦ датчики давления воды, газа;
♦ датчики тока, напряжения, cos ϕ в электросетях;
♦ датчики расхода воды, газа;
♦ показания электронных счетчиков расхода воды, газа,
электрической и тепловой энергии;
♦ данные малых метеостанций и других устройств экологического мониторинга.
Функции управления могут включать в себя управление
пускателями, насосами, вентиляторами, освещением и пр.
По составу информация обмена между диспетчером и
объектами ЖКХ делится на 4 типа сигналов: телесигнализация (ТС), телеизмерение (ТИ), телеуправление (ТУ), телерегулирование (ТР), а также их сочетание в зависимости от сложности объекта. Количество сигналов ТС, ТИ, ТУ
или ТР и их объемы зависят от конкретного объекта. Данная информация собирается в пакеты данных.
По типу информационного взаимодействия объектов
можно выделить три режима обмена информацией между
соответствующими объектами и диспетчером.
Первый режим обмена информацией – режим, при котором инициатором обмена информацией являются сами
объекты. При этом время передачи информации определяется моментом формирования информационного пакета на объекте (например: при изменении каких-либо параметров). В зависимости от типа объекта алгоритм обмена
информацией требует подтверждения («квитка») о приеме
диспетчером данной информации.
50
Второй режим – режим, при котором информация о состоянии объекта запрашивается диспетчером, и момент сеанса связи с объектом определяется моментом посылкизапроса диспетчером на объект. При этом длительность
сеанса связи определяется циклом «запрос – ответ».
Третий режим – режим управления диспетчером соответствующим объектом. Процедура взаимодействия и функционирования следующая: диспетчер посылает команды
управления (команды ТУ) на объект, команды управления
принимаются на объекте, с объекта отправляется информация диспетчеру о приеме команды, обрабатывается команда, формируются команды управления, их исполнение,
формируется и передается на АРМ диспетчера информационный пакет о состоянии объекта после выполнения команды управления. Процедура обмена информацией определяется используемым протоколом в применяемых на
объектах контроллерах.
Цикл отработки команд ТУ (команд запроса протокол
MDSL) представлен на рис. 1.
Состав, назначение
и виды передаваемой информации
Количество сигналов ТС, ТИ, ТУ и ТР зависит от конкретного объекта, его состояния, типа контроллеров, используемых на объекте, и используемых протоколов обмена
данными. Объем пакета данных может меняться в зависимости от состояния объекта (или объектов, если собирается
информация с нескольких объектов в один пакет). По взаимодействию объектов с АРМ диспетчера можно выделить
следующие режимы обмена:
♦ режим обмена по изменению параметров ТИ и ТС − обмен
информации происходит сразу же при изменении параметров ТИ и ТС;
♦ режим обмена по запросу диспетчера −запрос о состоянии объекта в любой момент времени;
♦ режим управления объектом − управление объектом диспетчером (сигналы ТУ и ТР) с малыми задержками времени;
♦ режим обмена «циклический опрос» − периодическое считывание информации с контроллера объектового оборудования.
Режимы обмена на примере объектов
теплосети по классам объектов
Первый класс объектов
Режим обмена по изменению параметров ТИ и ТС − в среднем 1 раз в 5 − 15 с.
Инициатором обмена информацией является объект
ЖКХ. Передача информации от объекта к АРМ диспетчера
сопровождается одним подтверждением − «квитком» (время обмена информацией не более 500 мс). При отсутствии
«квитка» посылка информации повторяется 3 раза в течение 30 с.
ТИ (максимальный объем): 32×2 = 64 б.
ТС (максимальный объем): 16 б.
Информация ТИ и ТС передается вместе одним блоком
данных.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Технологии
Рис. 1. Цикл отработки команд ТУ (команд запроса по протоколу MDSL)
Периодичность считывания информации с аппаратуры
сбора информации (время доставки на АРМ диспетчера) –
1 с.
Режим обмена по запросу – 1 раз в 15 с.
Процедура обмена описана выше (рис. 1).
Команда запроса − 52 б.
ТИ (максимальный объем): 32×2 = 64 б, 64×2 = 128 б.
ТС (максимальный объем): 16×2 = 32 б.
Пакет данных служебного обмена (архив, установки,
ФТС, пароль и т.п.) – 60 б.
Суммарный пакет данных, формируемый протоколом
MDLC, имеет объем:
(64 + 16 + 60)×2 = 280 б.
Время обмена информацией от выдачи команды диспетчером до получения сигнала срабатывания исполнительного устройства на объекте − от 900 до 1800 мс.
Периодичность считывания информации с аппаратуры
сбора информации (время доставки на АРМ диспетчера) –
1 с.
Режим управления объектом − сигналы ТУ и ТР передаются по инициативе диспетчера. Передача ТУ и ТР проводится за 6 сеансов связи: «диспетчер − объект» − 3 сеанса,
«объект − диспетчер» −3 сеанса. Циклограмма обмена данными в режиме управления диспетчером представлена на
рис. 2 (аналогична циклограмме обмена по запросу).
Время обмена информацией «диспетчер − объект − диспетчер» от выдачи команды диспетчером до получения сиг-
нала срабатывания исполнительного устройства − от 900 до
1800 мс в зависимости от количества объектов, прикрепленных к данному АРМ диспетчера. Объемы информации
и процедуры обмена при использовании других протоколов могут быть отличными, но не превышают указанных
выше.
Второй класс объектов
Режим передачи информации только изменившихся параметров ТИ и ТС − периодичность обмена от нескольких минут до нескольких часов.
ТИ: объем информации от 48 до 192 б.
ТС: объем информации от 2 до 96 б.
Периодичность считывания информации с аппаратуры
сбора информации (время доставки на АРМ диспетчера) –
1 мин.
Режим обмена «циклический опрос» и запрос с АРМ диспетчера − периодичность обмена 1 мин.
ТИ и ТС передаются вместе: объем информации 38 б, если изменений ТИ и ТС нет; 326 б, если изменились все параметры.
Запрос − 40 б.
Периодичность считывания информации с аппаратуры
сбора информации (время доставки на АРМ диспетчера)
1 мин.
Задержка в получении информации при запросе с АРМ
диспетчера не более 2 с.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Рис. 2. Циклограмма процесса обмена «диспетчер – объект – диспетчер» (дежурный режим RX, TX, скорость
9600 бит/с)
Режим управления диспетчером − сигналы ТУ, ТР передаются по инициативе диспетчера.
Объем информации ТУ и ТР − 52 б.
Время обмена информацией «диспетчер − объект − диспетчер» от выдачи команды диспетчером до получения сигнала срабатывания от 900 до 1800 мс в зависимости от количества объектов, относящихся к данному АРМ диспетчера.
Время доставки на АРМ диспетчера – 1 с. Обмен информацией между диспетчером и объектом сопровождается получением «квитка».
Третий класс объектов
По составу информация обмена между диспетчером и
объектом является сигналами ТИ и ТС.
ТИ: объем информации от 48 до 300 б.
ТС: объем информации от 2 до 32 б.
Режим обмена периодический, с периодом 1 мин.
Периодичность считывания информации с аппаратуры
сбора информации (время доставки на АРМ диспетчера) –
1 мин.
Каждый обмен информацией между АРМ диспетчера и
объектом сопровождается получением «квитка». При отсутствии «квитка», подтверждающего прием информации,
производятся три переспроса с интервалом 10 с.
Четвертый класс объектов
Обмен информации между данными объектами осуществляется сигналами ТС.
Периодический режим обмена − период 10 мин.
Объем информации ТС от 2 до 32 б.
Режим запроса − задержка в получении информации при
запросе с ДДП не более 2 с.
52
Команда запроса – 40 б.
Объем информации ТС от 25 до 57 б.
Периодичность считывания информации с аппаратуры
сбора информации (время доставки на АРМ диспетчера) –
1 мин. Каждый обмен информацией сопровождается получением «квитка». При отсутствии «квитка», подтверждающего прием информации, производятся три переспроса с
интервалом 10 с.
Пятый класс объектов
Обмен информацией между данными объектами осуществляется сигналами ТС.
Периодический режим обмена − период 20 мин.
Объем информации ТС от 2 до 16 б.
Режим запроса − задержка в получении информации при
запросе не более 2 с.
Команда запроса – 40 б.
Объем информации ТС от 25 до 41 б.
Периодичность считывания информации с аппаратуры
сбора информации (время доставки на АРМ диспетчера) –
20 мин. Каждый обмен информацией между АРМ диспетчера и объектом сопровождается получением «квитка». При
отсутствии «квитка», подтверждающего прием информации, производятся три переспроса, с интервалом 10 с.
Параметры абонентской нагрузки.
Пропускная способность канала
Построение сети передачи данных между ГДП, ДДП и
объектами возможно при использовании как дуплексных
(полудуплексных), так и симплексных каналов радиосвязи.
Дуплексные каналы, как правило, используются для раз-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Технологии
деления потоков информации, например: от базовой стации (БС) к объектам сети информация передается на одной частоте, от объектов к БС – на другой. Иногда одна
частота выделяется для управления сетью, а вторая – для
передачи данных. При этом, естественно, частотный ресурс увеличивается вдвое. Зачастую это бывает неоправданно, поскольку частотный ресурс ограничен. Поэтому
целесообразно начать с рассмотрения организации симплексной сети передачи данных, в которой возможны три
способа организации связи. Первый способ – асинхронный режим, то есть режим свободного доступа каждого
абонента к каналу связи. При втором способе БС сама организует сеансы связи с объектами по запросу, задает последовательность, период и длительность опроса объектов.
Третий способ – синхронный. При этом способе каждому
объекту выделяется временное окно для передачи данных,
то есть создаются выделенные (виртуальные) каналы связи
для каждого объекта.
Симплексный режим
Оценим пропускную способность канала связи при указанных способах организации связи. Учитывая технологические особенности объектов первого класса, состав,
назначение и виды передаваемой информации, достоверность передачи информации, рассмотрим сначала возможность обмена данными между АРМ диспетчера и такими
объектами.
Исходными данными для расчета являются: сетевая скорость передачи данных, периодичность передаваемой информации, объем информационного пакета данных, требования на задержки в канале связи; количество объектов в
районе, требования к процедуре обмена данными.
Сетевая скорость передачи данных. Как правило, скорость передачи данных радиомодема устанавливается не
превышающей сетевой скорости. В диапазоне 400 МГц полоса канала по требованию Государственного комитета по
радиочастотам (ГКРЧ) может быть 25 и 12,5 кГц. С учетом
того, что полоса сигнала не должна выходить за полосу канала, возможно обеспечить скорость передачи информации 19 200 и 9600 бит/с соответственно. При симплексном
режиме возможно использовать скорость радиомодема не
более 9600 бит/с.
Периодичность передаваемой информации зависит от
режима: при обмене по изменению ТИ и ТС периодичность
передаваемой информации – в среднем 1 раз в 5 −15 с; в режиме обмена по запросу с АРМ диспетчера – 1 раз в 15 с.
Объем информационного пакета данных зависит от режима и протокола обмена.
Количество объектов 1-го класса в районе: 5 – 7.
Требования к процедуре обмена данными зависят от режима и протокола обмена.
Асинхронный режим организации радиосети
Режим обмена по изменению ТИ и ТС – режим, при котором инициатором обмена информацией является объект.
При этом время передачи информации определяется моментом формирования информационного пакета на объекте. В этом режиме процесс загрузки канала при передаче
информации с объекта описывается пуассоновским пото-
ком со следующими параметрами: интенсивность потока λ,
время занятия канала Т [1].
Оценим загрузку канала ρΣ, вероятность того, что канал
занят Рзан, среднее время ожидания τ.
Нагрузка канала, создаваемая сеансами связи «объект –
диспетчер» и «диспетчер – объект», определяется выражением:
ρΣ [эрл] = ρАРМ + ρобъект ,
где ρАРМ – нагрузка, создаваемая информацией АРМ диспетчера, ρобъект – нагрузка, создаваемая объектом.
ρАРМ = ρуправл + ρквит ,
где ρуправл – нагрузка, создаваемая командами управления
диспетчером (ТР и ТУ), ρквит – нагрузка, создаваемая сигналами контроллера («квитками») о подтверждении принятия
сигналов (ТС и ТИ) с объекта.
ρуправл = λ1T1 N1 ,
где λ1 − величина обратная периоду опроса или интервалу
управления объектом (сигналы ТУ и ТР), T1 – длительность
передаваемой информации (сигналы ТУ, ТР), N1 – количество сигналов ТУ и ТР, которое оператор может передать за
период опроса или интервал управления объектом.
ρквит = λ2T2 N2 ,
где λ2 − величина обратная периоду обмена информацией
АРМ диспетчера − объект, (сигналы «квитка»), T2 – длительность сигналов «квитка», N2 – количество сигналов
«квитка», которое равно количеству объектов.
ρобъект = N2λ3T3 ,
где N2 – количество объектов, λ3 − величина обратная периоду обмена информацией «объект – диспетчер», T3 – длительность передаваемой информации (сигналы ТС и ТИ).
При
♦ N1 = 1 (то есть за период обмена оператор может передавать одну команду за 1 с),
♦ N2 = 5…7,
♦ длительности информации сигналов ТС, ТИ, ТУ, ТР, равной T3,
♦ длительности сигналов «квитка» T2,
♦ скорости передачи 9600 бит/с
нагрузка на канал (в режиме обмена по изменению ТИ
и ТС с периодичностью передаваемой информации в среднем 1 раз в 5 − 15 с) составляет от 0,04 до 0,15 эрл. При таком
режиме работы при максимальной нагрузке на канал, равной 0,15 эрл, вероятность того, что канал занят, вычисляется по формуле [1]:
Рзан = ρΣ = 0,15.
Время ожидания свободного канала при этом определяется выражением [1]:
τ = πТ/(1 − ρΣ) ≈ 23 мс ,
где π = ρΣ = 0,15, Т – суммарная длительность сигналов ТИ
и ТС.
Таким образом, в режиме обмена по изменению ТИ и
ТС максимальная нагрузка канала составляет ρΣ = 0,15 эрл,
вероятность того, что канал в данный момент может быть
занят, равна Рзан = 0,15 и среднее время ожидания канала
τ = 23 мс. Максимальное время ожидания в обоих случаях
не превышает 520 − 780 мс, а максимальная задержка при
обмене информацией по изменению ТИ и ТС между объектом и АРМ диспетчера не превышает 650 – 910 мс, что
удовлетворяет существующему требованию.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Нагрузка на канал в режиме управления объектом при
максимальной интенсивности процедуры управления диспетчером (то есть диспетчер может передавать в среднем
одну команду за 1 с) примерно 0,6 эрл. При средней интенсивности процедуры управления (1 команда за 5 с), нагрузка
составит 0,1 эрл. При такой нагрузке возможно в одном канале организовать и режим обмена по изменению ТИ и ТС
(до пяти объектов), и режим управления объектом. При организации приоритетного режима для команд управления
максимальное время от выдачи команды диспетчером до
получения сигналов ТИ и ТС по команде управления определяется протоколом обмена плюс время по освобождению
канала по приоритету, равному длительности максимальной
посылки ТИ и ТС, передаваемой в момент подачи команды
управления (примерно 130 мс). Нагрузка на канал в режиме
циклического опроса объектов от 0,17 до 0,25 эрл. Таким образом, суммарная максимальная нагрузка создаваемая семью объектами составляет 1 эрл, то есть равна пропускной
способности одного канала. При этом средняя нагрузка равна 0,5 эрл. Максимальная нагрузка, создаваемая пятью объектами, примерно 0,8 эрл, а средняя около 0,3 эрл.
Для предотвращения конфликтов при занятии канала в
асинхронном режиме работы, возможно применить нарезку временных окон. Регулируется от 3,28 до 835,58 мс с шагом 3,28 мс. Данный параметр регулирует время нарезки
временных окон для выхода всех радиомодемов в радиоэфир. Каждому модему в зависимости от его сетевого номера присваивается свое окно. Размер окна − это защитный
интервал, в течение которого модем достоверно сможет
занять радиоканал. Чем ближе находятся модемы, тем
меньшее время требуется для достоверного опознавания
другими модемами сигнала передающего модема. Для разрешения 99% конфликтов при передаче размер окна не должен быть меньше 16,38 мс. Рекомендуемый минимальный
размер окна 19,66 мс. В случае если модемы находятся далеко друг от друга, рекомендуется устанавливать размер окна равным длине преамбулы. Также можно устанавливать
размер окна равным максимальному времени передачи
сформированных данных. Это необходимо, когда все модемы «не слышат» друг друга. Размеры окон должны быть
одинаковыми для всех радиомодемов в сети.
Режим запроса
При этом режиме сеансы связи с объектами производятся по запросу с АРМ диспетчера. Кроме того, в этом режиме
возможно и управление объектами. Режим обмена происходит следующим образом. Информация, сформированная
контроллером объектового оборудования, находится в буфере радиомодема и передается только по приходе сигнала запроса с АРМ диспетчера. Контроллер АРМ диспетчера обрабатывает полученную информацию и формирует
сигнал «квитка», который поступает в буфер радиомодема
и должен быть передан на объект. Для того чтобы исключить задержку, возникающую за счет времени обработки
информации контроллером АРМ диспетчера, модем сразу же после приема информации с объекта производит опрос следующего объекта. По приходе сигнала «квитка» модем объединяет этот сигнал с сигналом запроса очередного
объекта. В случае сбоя в сеансе связи какого-либо объек-
54
та радиомодем диспетчера (в зависимости от настройки режима запроса) или сам запросит информацию с этого объекта, или будет ждать следующего цикла опроса. Команды
управления (сигналы ТУ и ТР), инициируемые диспетчером
«врезаются» в цикл опроса сразу же после окончания текущего сеанса связи (максимальная задержка не более длительности сеанса связи).
Для расчета пропускной способности канала при работе в симплексном режиме будем полагать, что циклограмма
обмена информацией «диспетчер − объект» имеет структуру, представленную на рис. 1.
С учетом исходных данных в одном симплексном канале при периоде опроса 5 с (при опросе семи объектов) возможно одновременно организовать три цикла управления
объектами (сигналы ТР и ТУ). При периоде опроса 15 с (при
опросе семи объектов) возможно одновременно организовать до 10 циклов управления объектами (сигналы ТР и ТУ).
При организации приоритета для команд по управлению
объектами максимальное время от выдачи команды диспетчером до получения сигналов ТС и ТИ определяется протоколом обмена плюс время по освобождению канала по приоритету, равному длительности максимальной посылки ТС
и ТИ, передаваемой в момент подачи команды управления
(примерно 130 мс).
Синхронный режим
При этом способе каждому объекту выделяется временное окно для передачи данных и управления диспетчером,
то есть создаются выделенные (виртуальные) каналы связи
как для сбора информации с объектов (сигналы ТИ и ТС),
так и для управления объектами (сигналы ТР и ТУ).
Организация сеансов связи при этом следующая: центральный радиомодем синхронизирует работу модемов своих объектов, радиомодем каждого объекта определяет свое
временное окно, и в этом временном окне передает информацию на радиомодем диспетчера, а затем на контроллер
АРМ (сигналы ТИ и ТС). Радиомодем диспетчера (или сам,
или по сигналу с контроллера АРМ) определяет, со всех ли
объектов поступила информация, формирует и посылает
на объекты сигналы, подтверждающие получение информации («квитки»). В случае отсутствия информации с какого-либо объекта в сформированный сигнал добавляется
сигнал повторного запроса информации и позиция временного окна, в котором объект должен повторно передать
эту информацию. Для организации управления объектом
(обмен сигналами ТР и ТУ) выделяются специальные временные окна. Временные диаграммы, поясняющие работу,
представлены на рис. 3.
Как видно, максимальное время задержки получения
«квитка» определяется выражением:
Тзадерж = N (Тинфрм + Тзащит),
где Тинфрм – длительность информационного сигнала, Тзащит −
длительность защитного интервала (10 мс), N – число объектов или окон (устанавливается программно), определяется из условия ограничения времени доставки «квитка».
Длительность окна (рис. 3) определяется выражением:
Токна = t информ + t защит .
Токна составляет 150 − 200 мс. В одном симплексном канале при периоде опроса 5 с (при опросе семи объектов) воз-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Технологии
Рис. 3 Синхронный режим работы
можно одновременно организовать 3 − 4 цикла управления объектами (сигналы ТР и ТУ). При периоде опроса 15 с
(при опросе семи объектов) возможно одновременно организовать до 13 циклов управления объектами (сигналы
ТР и ТУ). При этом задержка (сигналы ТР и ТУ) будет равна длительности временного окна − не более 200 мс. При
каждой посылке сигналов ТР и ТУ на какой-либо объект
необходимо «переназначать» временные окна для остальных объектов.
Рассмотрим пропускную способность канала при организации обмена информацией с другими классами объектов.
Принимая во внимание количество таких объектов в каждом районе, организация обмена информацией возможна
только в режиме запроса или синхронным способом. При
этом необходимо учесть, что диспетчер должен иметь возможность управления некоторыми объектами и предусмотреть временные окна для организации переспросов.
При режиме запроса длительность одного кадра опроса примем равным минимальному периоду, то есть периоду опроса и доставки на АРМ диспетчера – 1 мин. За один
кадр длительностью 1 мин. информация собирается с 20-и
объектов 2-го класса, 6-и объектов 3-го класса, 6-и объектов 4-го класса и 10-и объектов 5-го класса; то есть в кадре 42 окна. Длительность слота должна быть равна максимальному периоду опроса, то есть 20 мин. (для объектов
5-го класса). Таким образом, за один слот происходит 20
циклов опроса 20-и объектов 2-го класса, два цикла опроса
60-и объектов 3-го класса, 20-и объектов 4-го класса, 1 цикл
опроса двухсот объектов 5-го класса. То есть один симплексный канал позволяет «обслуживать» объекты района:
2-го класса – до 20, 3-го класса − до 60, 4-го класса − до 120,
объектов 5-го класса − до 200. При этом на один сеанс «за-
прос – ответ» или сеанс управления объектами можно выделить до 1400 мс, и максимальная задержка при организации управления переспроса будет равна длительности
сеанса «запрос − ответ», то есть команду управления или
переспроса возможно передать сразу же после окончания
очередного сеанса «запрос − ответ». При уменьшении длительности сеанса «запрос − ответ» будут появляться свободные окна, которые так же возможно использовать для
организации переспросов и управления объектом.
При организации синхронного режима каждый объект
передает информацию в своем временном окне (если к данному моменту времени она сформирована контроллером
объекта). Для организации команд запроса или управления
во временном слоте необходимо предусмотреть свободные
окна. Длительность временного окна выбирается из условия максимально возможной информационной посылки.
По приведенным данным для управляемых объектов максимальный блок, если все ТС и ТИ изменились, равен 326 б.
С учетом защитного интервала при скорости 9600 бит/с,
длительность временного (информационного) окна должна быть не менее 300 мс. Длительность одного кадра опроса
примем, как при режиме запроса, равным 1 мин. Структура
кадра и слота такая же, как при режиме запроса.
При длительности окна 300 мс суммарное время сбора
информации составляет 12,6 с, а при длительности окна
500 мс – 22 с. При этом суммарное время свободных окон
47,4 и 38 с соответственно. Таким образом, при длительности цикла запроса (управления) 900 мс, возможно осуществить более 40 −50 циклов в минуту соответственно. Циклы
управления объектами или команды переспроса могут врезаться в любой момент времени в циклограмму опроса объектов. При этом необходимо заново формировать инфор-
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Рис.4. Пример временного слота в режиме «запрос − ответ»
мационные временные окна для остальных объектов, и они
передают свою информацию со сдвигом на время цикла
запрос/управление. Также для этих команд возможно организовать свободные временные окна, чередующиеся с
информационными окнами. При этом в обоих случаях максимальная задержка при управлении (сигналы ТР и ТУ) будет равна длительности информационного окна − от 300 до
500 мс.
Пример временного слота в синхронном режиме представлен на рис. 4.
Таким образом, можно сформулировать следующие рекомендации.
Учитывая технологические особенности объектов 1-го
класса, состав, назначение и виды передаваемой информации, достоверность передачи информации, требования
к задержкам в канале связи, для организации обмена данными необходимо выделить отдельный симплексный канал
связи.
Один симплексный канал связи позволяет организовать
режим сбора информации (сигналы ТИ и ТС) и режим управления (сигналы ТР и ТУ) каждого объекта 1-го класса.
При асинхронном режиме один симплексный канал позволяет «обслуживать» до семи объектов 1-го класса с заданными требованиями. Техническая реализация такого режима проще, чем синхронного.
Реализация асинхронного режима возможна только при
условии, что каждый объект сети находится в зоне «радиовидимости» остальных объектов. При увеличении количества объектов 1-го класса в районе необходимо переходить
56
на синхронный режим работы. При этом организацию синхронного режима работы должен осуществлять контроллер сети.
При увеличении количества циклов управления объектов 1-го класса (сигналы ТР и ТУ) необходимо организовать
дополнительный канал связи или переходить на синхронный режим работы.
Для организации обмена информацией с другими классами объектов выделяется отдельный симплексный канал
связи. При этом один симплексный канал позволяет мониторить достаточно большое число объектов (сигналы ТИ и
ТС) и одновременно организовать до 40 циклов управления
объектами (сигналы ТР и ТУ) за 1 мин. Максимальная задержка при управлении (сигналы ТР и ТУ) будет равна длительности временного окна − не более 500 мс.
На один район, в котором расположены все классы объектов, необходимо, как минимум, две симплексные частоты.
Структурное построение сети.
Схема организации связи
Структурное построение радиосети передачи данных
должно соответствовать организационной структуре подразделений ЖКХ с учетом территориального размещения
объектов и их взаимодействия. Структура сети должна
иметь многозоновую конфигурацию. Количество зон определяется количеством районов, в которых функционируют
данные подразделения ЖКХ. Месторасположение БС зо-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Технологии
ны, как правило, определяется месторасположением диспетчерских пунктов. Зона обслуживания каждой БС определяется размером территории района, вводимые объекты
района и пункты контроля должны попадать в зону действия БС. По схеме организации связи каждая зона должна иметь вид связи «точка – много точек», то есть каждый
объект района связан со своей БС. В этих зонах структурное построение сети такое, при котором каждая зона имеет свою пару частот. Одна частота выделена для контроля и
управления объектами 1-го класса района, другая – для остальных объектов этого района. Функции по организации
связи в таких сетях могут выполнять сами радиомодемы, в
зависимости от того, какой режим радиосвязи реализуется в каждой конкретной зоне. Например: для контроля и
управления объектами 1-го класса района при количестве
объектов не более пяти целесообразно реализовывать наиболее простой − асинхронный режим. Для контроля и управления остальными объектами района, как указывалось
выше, используется синхронный обмен информацией.
При этом организацию обмена информацией между диспетчером и объектами района можно возложить на радиомодемы, в программе управления каждым модемом «прописывается» алгоритм его работы. Например, временные
окна для передачи и приема информации, процедура выбора временного окна для нештатной передачи информации.
При реализации сложных процедур обмена информацией
организацию связи в радиосетях, как правило, выполняет
контроллер сети. В функции контроллера сети входят задачи управления сетью, диагностика сети, конфигурирование сети, функции интерфейса с контроллерами объектов, изменения параметров сети (например, радиочастоты,
мощности передатчика и т.д.), сбор статистики работы сети и пр. В некоторых радиомодемах их функциональные
возможности позволяют решать данные задачи.
Для организации обмена информацией между диспетчером и объектами 1-го класса возможен асинхронный режим работы. Поскольку количество объектов 1-го класса
мало, каждый из них находится в зоне видимости остальных объектов этого класса и БС. Однако, в случае увеличения количества этих объектов в данной зоне следует реализовывать синхронный режим работы. Организация обмена
информацией между ДДП и остальными объектами возможна только в синхронном режиме. Здесь радиомодем
центральной БС осуществляет так называемую первичную
синхронизацию радиомодемов БС. Вторичную синхронизацию объектов осуществляет радиомодем соответствующей БС. Принцип формирования временного слота (кадра)
аналогичен формированию слота в синхронном режиме
при обмене информацией одной БС со своими объектами.
В структуру слота необходимо ввести временные фрагменты обмена информацией каждой БС со своими объектами,
сгруппированными по типу объектов. Например, при нахождении в общей зоне обслуживания шести БС целесообразно выбрать размер кадра в 1/6 от минимального периода
опроса, то есть 10 с. Для данного примера «обслуживаемое»
количество объектов на каждую БС за длительность кадра
10 с приведено в табл. 1. Каждое второе окно свободно и
может быть использовано для организации запроса и управления объектами.
Пакетная радиосеть «Интеграл»
Пакетная радиосеть «Интеграл» построена на основе радиомодема «Интеграл-400» и его модификаций.
1. Базовая конфигурация сети:
♦ «точка – точка» − стандартное соединение модемов в
простую сеть, в которой каждый радиомодем находится в зоне радиовидимости остальных и/или центрального модема;
♦ «точка – много точек» − сложное соединение модемов
в сеть, состоящую из нескольких простых сетей типа
«точка – точка»; синхронизация такой сети осуществляется посредством центральной и нескольких базовых
станций.
2. Тип станций:
♦ терминальная станция (ТС) − модем, не выполняющий
синхронизации в сети;
♦ базовая станция (БС) − модем, осуществляющий вторичную синхронизацию от центральной станции и/или собирающий данные от группы других модемов; используется только в сети «точка – много точек»;
♦ центральная станция (ЦС) − модем, осуществляющий
постоянную, периодическую, первичную (начальную)
синхронизацию всей сети.
3. Адресация (номер получателя):
♦ персональный сетевой номер модема, которому данный
модем всегда передает полученные данные; меняется от
0 до 254;
♦ вещательный; данные принимают и отдают в COM-порт
все модемы (ALL).
♦ адресный (определяется контроллером); сетевой номер
модема, которому данный модем передает полученные
данные, определяется первым байтом в начале каждого
блока данных.
4. Сетевой номер − идентификационный номер модема в
сети, номер по которому модем занимает свое окно, когда
используется синхронизация сети. Номер также используется для передачи диагностических данных, дистанционного управления, адресной передачи данных. В сети
«точка − точка» данный параметр меняется от 0 до 254. В
сети «точка − много точек» −от 0 до 4094.
5. Параметры сети «точка – много точек». Рассматриваемая система связи реализует временное разделение
абонентов (модемов), причем за каждым абонентом закреплено временное окно − время, в течение которого
абонент имеет возможность передавать данные. Множество абонентов, имеющих одинаковый период опроса, объединяется в синхрогруппы (СГ). ЦС осуществляет постоянную, периодическую, первичную (начальную)
синхронизацию всей сети. БС осуществляет вторичную синхронизацию от ЦС и/или собирающие данные
от СГ. Длина кадра может изменяться от 2 до 256. Максимальное время опроса всех СГ не должно превышать
15 мин.
Параметры:
♦ количество БС − количество базовых станций, параметр
меняется от 0 до 15;
♦ количество синхро-БС − число базовых станций, выполняющих вторичную синхронизацию своих СГ; меняется
от 0 до 15;
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спецтехника и связь № 2 2008
Таблица 1
Объект
Количество
опрашиваемых
объектов одной БС
в одном кадре
Суммарное
время на
каждую группу
объектов, с
Количество
опрашиваемых
объектов за 1 мин.
Период
опроса,
мин.
Общее количество
объектов
на одну БС
Объекты
1-го класса
10
3
10
1
10
Объекты
2-го класса
1
0,3
1
1
1
Объекты
3-го класса
1
0,3
1
10
10
Объекты
4-го класса
2
0,6
2
10
20
Объекты
5-го класса
1
0,3
1
20
20
ГДП
1
0,3
1
1
10
ВСЕГО
~5 с
♦ количество СГ − число синхрогрупп абонентов; меняется от 1 до 128.
♦ число кадров в периоде опроса − число кадров, необходимое для полного опроса всей сети; меняется от 1 до 4094.
♦ длина кадра − число окон в кадре; меняется от 2 до 254.
♦ число окон для переспроса − число окон, зарезервированных для осуществления квитирования в сети; меняется от 0 до 255.
♦ максимальный номер в СГ − максимальный номер модема в СГ, которой принадлежит данный модем; меняется
от 1 до 4094.
♦ минимальный номер в СГ − номер модема, с которого начинается СГ, которой принадлежит данный модем; меняется от 1 до 4094; в пределах одной СГ номера должны идти последовательно и не пересекаться с номерами других
СГ; общее число абонентов в такой сети 4094.
Высокоскоростной радиомодем предназначен для передачи всех типов данных, для систем сбора и обработки информации, телеметрических и управляющих систем. Модем обеспечивает полностью прозрачную передачу данных,
совместим с различными типами терминальных устройств
и с их протоколами. Модем имеет логический блок, выполняющий также функции контроллера сети, позволяет конфигурировать любую радиосеть, создавать любую коммуникационную систему, организовать как синхронную, так
и асинхронную работу сети с многоуровневой системой
приоритетов. Поддерживает режимы работы «точка-точка», «точка − много точек», режим ретрансляции.
Программное обеспечение системы состоит из следующих основных модулей:
♦ система управления сетью (конфигурирование сети);
♦ система управления радиотерминалом (конфигурирование радиомодема);
♦ система диагностики.
Дополнительное программное обеспечение обеспечивает
предварительную обработку пакетов, полученных от радиомодема и передачу их для дальнейшей обработки системы.
Программой ведется журнал событий. При использовании
58
дополнительного кабеля RS-232 осуществляется управление радиосетью (радиомодемами в сети). Для этого может
использоваться программа, входящая в стандартную поставку. Оптимизировать работу отдельных узлов и сети в целом позволяет специальное программное обеспечение для
мониторинга сети, которое встроено в каждый узел (радиомодем) сети, позволяя тем самым осуществлять легкую инспекцию сети. Для изменения/мониторинга системой доступны следующие параметры узлов:
♦ параметры радиосвязи (частота, мощность передачи
и т.д.);
♦ параметры связи (сетевой адрес, доступ к радиоканалу,
модуляция и т.д.);
♦ параметры коммуникационных портов (скорость, протокол и т.д.);
♦ сервисные функции (состояние блоков радиомодема, работоспособность, сообщения об ошибках, полный доступ
к памяти, обновление программного обеспечения узла,
программный перезапуск, аппаратный сброс).
Для диагностики:
♦ наблюдение за работой радиоканала и портов;
♦ журнал событий, содержащий информацию о соотношении проведенных операций и ошибок;
♦ списки вызова и передачи содержат информацию о принятых и переданных пакетах данных, их частотах, номерах и пр.;
♦ тесты обеспечивают диагностику радиосети, определение частоты ошибок, времени ответа и пр.
Основные тактико-технические характеристики радиомодема «Интеграл-400» приведены в табл. 2.
Дополнительные характеристики радиомодема «Интеграл-400»:
♦ последовательный порт для подключения терминальных
устройств;
♦ диапазон скоростей по порту 19,2 – 115 кбит/c (RS-232);
♦ установочный порт для конфигурирования и диагностики сети (RS-232);
♦ полудуплексный и симплексный режим;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Технологии
Таблица 2. Основные характеристики радиомодема «Интеграл-400»
Рабочая частота (разбит на диапазоны), МГц
401 − 486
Класс излучения
8K5F1D, 16K0F1D
Полоса частот канала, кГц.
25 и 12,5
Шаг сетки частот, кГц
12,5 или 25
Частотная стабильность
2,5 PPM
Выходная мощность (регулируемая, в зависимости от модификации), Вт
5 и 20
Вид модуляции
GMSK
Максимальная девиация (для аналогового сигнала), кГц
±5
Чувствительность (12дБ SINAD), мкВ
0,3
Уровень побочных излучений, мкВт, не более
2,5
Сопротивление антенны, Ом
50
Температурный диапазон, °С.
-30…+50
Питание, В
13,6; 16 ±10%
Потребляемый ток
♦ режим приема, мА
♦ режим передачи, А
− при мощности 5 Вт
− при мощности 20 Вт
♦ полностью прозрачное функционирование;
♦ возможность дистанционной и (on-line) диагностики и
конфигурирования;
♦ идентификационные номера;
♦ допускает передачу стандартного речевого сигнала с полосой 0,3 – 3,4 и максимальной девиацией 5 кГц;
♦ рабочие характеристики и программы диагностики устанавливаются с помощью встроенного программного
обеспечения через ПК;
♦ не ограничено время непрерывной работы.
300
3
10
Таким образом, на основе радиомодема «Интеграл400» можно создавать современные технологические
системы сбора и обработки информации, телеметрические и управляющие системы, наиболее полно
отвечающие требованиям ЖКХ.
Литература
1. Б.В. Гнеденко, И.Н. Коваленко. Введение в теорию массового обслуживания. М.: Издательство ЛКИ, 2007. −400 с.
Уважаемые читатели!
Вы можете оформить редакционную подписку на 2009 г.
по тел./факс: +7(495) 661-6857, тел.: +7(963) 636-8984
Журнал выходит один раз в два месяца.
Подписка оформляется через подписные агентства:
РОСПЕЧАТЬ (подписной индекс 80636);
ИНТЕР-ПОЧТА, тел.: (495) 500-0060, 580-9580;
ВСЯ ПРЕССА, тел.: (495) 787-3449;
УРАЛ-ПРЕСС, тел.: (495) 789-8636, 789-8637.
ИНФОРМНАУКА, (в т .ч. для стран ближнего и дальнего зарубежья) тел.: (495) 152-5481.
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РЕКЛАМА В НОМЕРЕ
ЗАО «ИРКОС»
2-я стр. обложки
ООО «НТЦ «ЗОНД-Р»
стр. 16
ООО «АМП»
стр. 34
ООО «СТИКС»
стр. 35
РАСЦЕНКИ НА РЕКЛАМУ
(в рублях без учета НДС)
Реклама на обложке
2-я стр. обложки
3-я стр. обложки
24 000
22 000
Модульная полноцветная реклама
2×1 (разворот)
1×1
1/2
1/4
1/6
26 000
18 000
10 000
7 000
4 800
Модульная двухцветная реклама
2×1 (разворот)
1×1
1/2
1/4
1/6
20 000
14 000
8 000
5 500
3 800
Рекламная статья
Цена одной полосы
1 полоса
2 полосы
≥ 3 полос
9 000
8 000
6 000
Для рекламных агентств и постоянных рекламодателей предусмотрены скидки.
В стоимость размещения рекламы
входит стоимость журналов
с опубликованной рекламой:
1×1 210×285 мм +
по 3 мм под обрез
с каждой стороны
Количество
экз.
1/2 184×124 мм
(альбом)
≥ 18 000
5
1/4 184×65 мм
(горизонтальная лента)
≥ 14 000
4
121×93 мм
(альбом)
90×124 мм
(портрет)
≥ 8 000
3
58,5×124 мм
(вертикальная лента)
< 8 000
2
90×80 мм
(альбом)
Стоимость рекламы
в одном номере, руб.
Размеры рекламных блоков (Ш×В мм)
1/6 
Документ
Категория
Наука и техника
Просмотров
176
Размер файла
3 563 Кб
Теги
178, 2008, спецтехника, связи
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа