Обнаружением объекта с помощью аппаратуры разведки называется процесс принятия решения о наличии или отсутствии объекта в данной области пространства в результате приема и обработки сигналов.

Прием сигналов всегда происходит на фоне помех того или иного вида (собственные шумы приемника, радиошумы космического пространства, отражение от гидрометеоров, земной поверхности и др.).

Наличие помех приводит к искажению передаваемых сигналов и к возникновению ошибок в оценке обстановки. При обнаружении возможны четыре ситуации.

Во-первых, если объект действительно имеется и сигналы поступают при наличии помех, то по данным разведки наблюдателем могут быть приняты два решения: первое - объект есть и второе - объекта нет. В первом случае (т.е. принятие решения о том, что объект есть при наличии объекта в действительности) называется правильным обнаружением объекта. Во втором случае (принятие решения об отсутствии объекта в то время, как объект есть) - пропуском объекта. Возможность неопределенного ответа - «неизвестно, есть ли объект или его нет» - исключается.

Во-вторых, если объекта нет, то при наличии помех также возможны два решения: объект есть и объекта нет. В этом случае принятие решения о нали чий объекта (когда его в действительности нет) называется ложной тревогой, а решение об отсутствии объекта - правильным необнаружением.

Пропуск цели и ложная тревога являются ошибками при обнаружении объектов. Так как в общем случае сигналы и помехи являются случайными функциями времени, то принятие того или иного решения носит случайный характер. Поэтому возможность возникновения перечисленных ситуаций принято характеризовать соответствующими вероятностями: вероятностью правильного обнаружения W по> пропуска Wпр, ложной тревоги Wлт и правильного необнаружения W пн.

Правильное обнаружение и пропуск объекта (при наличии объекта в действительности) образуют полную группу несовместимых событий, поэтому

Точно так же ложная тревога и правильное необнаружение образуют полную группу несовместимых событий при отсутствии объекта

W ЛT +W ПH =l (2)

Рассмотренные четыре вероятности являются условными, т.к. они характеризуют события, происходящие при условии наличия или отсутствия объекта. В реальных условиях работы станции разведки мы не можем заранее знать, имеются ли объекты в просматриваемой области пространства или их там нет.

Обозначим вероятность наличия объекта в интересующий нас области пространства через W(ц), а вероятность отсутствия объекта через W(o).

Четыре указанных события также составляют полную группу несовместимых событий, поэтому

W(ц).Wпо+W(ц)Wпр+W(o)Wлт+W(o)W ПН =l (3)

где: W(ц).Wпо - безусловная вероятность правильного обнаружения,

W(ц)Wпр - безусловная вероятность пропуска цели,

W(o)Wлт - безусловная вероятность ложной тревоги,

W(o)W ПН - безусловная вероятность правильного необнаружения. Оптимальным устройством обнаружения будет такое устройство, с помощью которого может быть достигнуто лучшее (по сравнению с другими) значение выбранного критерия при прочих равных условиях. Наиболее употребляемыми являются три критерия: критерий идеального наблюдателя, критерий Неймана-Пирсона, критерий последовательного анализа.

В соответствии с критерием идеального наблюдателя оптимальное устройство обнаружения должно обеспечивать минимум суммарной безусловной вероятности ошибок обнаружения, т.е.

Wош=W(ц).Wnp+W(o)Wлт -»min (4)

Критерий идеального наблюдателя применяется для систем радиосвязи, когда вероятности W(ц) и W(o) известны априори.

Относительная частота появления ошибок определяется априорными вероятностями W(ц) и W(o) соответственно. Поэтому средняя вероятность обшей (суммарной) ошибки равна

Wош =W(ц) Wпр+ W(o)Wлт, (5)

а вероятность правильного обнаружения сигнала равна

В соответствии с критерием Неймана-Пирсона, оптимальное устройство характеризуется максимумом разности

Wпо*Wлт при Wлт <=(Wлт)доп (6)

Следовательно, оптимальный характер критерия Неймана-Пирсона состоит в том, что он максимизирует вероятность правильного обнаружения при фиксированной вероятности ложной тревоги.

В приемном устройстве, с помощью которого производится обнаружение сигналов, осуществляется определение апостериорных вероятностей различных сообщений (например, сообщение - есть объект или его нет) и указание в качестве решения на то сообщение, вероятность которого больше остальных. Основными характеристиками устройства, используемыми для обнаружения сигналов являются рабочие характеристики приемника.

Рабочая характеристика приемника (обнаружителя) представляет зависимость Wпо от отношения сигнал/шум на входе обнаружителя (q) для заданного значения Wлт ■

На рис. 1 представлены соответствующие зависимости для обнаружителя, описываемого соотношением

и случая узкополосного импульсного сигнала. Таким образом, рассчитав соотношение сигнал/шум в точке приема и зная Wлт , можно определить Wпо.

Рисунок 1 Зависимость Wпo от отношения сигнал/шум

Расчет вероятности обнаружения нарушителя

Рассчитав период ложных тревог, необходимо вычислить вероятность обнаружения СО АСО.

Независимо от алгоритма обработки информации и количества участков обнаружения в каждом рубеже в общем виде (для СЛОС m из n) формула для расчета вероятности обнаружения ПО примет вид:

где k -порядковый номер члена суммы считая первый нулевым, ;

Количество сочетаний k+1 элементов по k;

Вероятность обнаружения i- рубежа;

Сумма всех возможных произведений вероятностей обнаружения из n-рубежей по n+k, сомножителей, количество членов множества равно члену сочетаний из n элементов n-m-k. В том случае, когда ПО включает 3 рубежа обнаружения, при преодолении ПО нарушителем возможны различные значения вероятностей обнаружения,в зависимости от выбираемой СЛОС.

Помещение1

Помещение 2

Вариант 2

Помещение 1

Помещение 2

Вариант 3

Помещение 1

Помещение2

Из полученных результатов видно что только при использовании СЛОС 2:3 и 3:4 во всех выбранных вариантах компоновки ТСО для помещений требуемое значении вероятности обнаружения нарушителя достигается.

Определение оптимального алгоритма обработки информации

Получив СО с минимальной стоимостью необходимо определить вероятность обнаружения ею нарушителя и период ложных тревог. Период ложных тревог является временной характеристикой СО. Он тесно связан с алгоритмом обработки информации, что позволяет определить оптимальный алгоритм обработки сигналов.

В настоящее время достаточно широко используются два алгоритма СЛОС, а именно:

а) Алгоритм А- состоящий в том, что после первого срабатывания одного из ТСО в течение времени принимается еще m-1 сигналов от остальных n-1 ТСО, и при получении их, подсистемой обнаружения вырабатывается сигнал тревоги. Если указанное количество сигналов не поступило за время, то сигнал сбрасывается и все повторяется с начала.

б) Алгоритм Б- состоящий в том, что после первого срабатывания в течение времени принимается сигнал от одного из оставшихся m-1 технических средств обнаружения. При получении второго сигнала снова в течение времени принимается сигнал от одного из оставшихся m-2 ТСО и т.д. До получении m срабатываний и формирования сигнала тревога СО. Если в процессе набора информации хотя бы один раз за время сигнал от ТСО не поступил, происходит сброс информации и процесс повторяется.

Заметим, что числовые значения и могут быть связаны соотношением:

Расчет периода ложных тревог

Расчет периода ложных тревог будем проводить по формуле для алгоритма Б, так как именно этот алгоритм наиболее устойчив к ложным тревогам (предпочтителен). Данная зависимость имеет следующий вид:

где - период ложных тревог СО при алгоритме Б;

к- количество участков ТСО в каждом рубеже;

n- количество рубежей в СО;

m-количество сигналов ТСО для выработки сигнала срабатывания ПО;

Время логической обработки сигнала при алгоритме Б;(750 мс)

Сумма всех возможных произведений периодов ложных тревог ТСО, различных рубежей по n-m сомножителей в каждом.

Вариант 1

Помещение 1.

Помещение 2.

Вариант 2

Помещение 1.

Помещение 2.

Вариант 3

Помещение 1.

Помещение 2.

На основе полученных данных я выбираю СЛОС 2:4 так как она обеспечивает максимальные значения вероятности обнаружения нарушителя,и значение ложного периода тревог выше требуемого.

При расчете периодов ЛТ внутренних помещений необходимо учитывать, что обнаружители, установленные в них, как правило, работают не круглые сутки, а только часть из них. Этот учет может быть произведен через коэффициент загрузки, представляющий отношение времени работы обнаружителей в течении недели к 168 часам (количество часов в неделю). Для помещений, которые не вскрываются регулярно, для помещений с односменной работой, для помещений с двухсменной работой, а для помещений с трехсменной работой (круглосуточной) (за счет двух выходных дней).

Вариант 1:

Помещение 1

Помещение 2

Вариант 2

Помещение 1

Помещение 2

Вариант 3

Помещение 1

Помещение 2

Расчет стоимости системы обнаружения системы охраны

Протяженность зоны обнаружения (Lобн) в значительной мере влияет на стоимость ПО, причем степень влияния определяется зависимостью:

Вероятность обнаружения объектов простой геометрической формы на однородном фоне в присутствии случайных шумов рассматривалась в гл. 4. Выводы, сделанные на основе этого рассмотрения, таковы, что визуальная система работает, как бы вычисляя отношение сигнала к шуму и сравнивая его с пороговым значением отношения сигнала к шуму как критерием важности полученного сигнала. Имеется значительное количество данных, подтверждающих эту теорию в различных условиях наблюдения. В условиях ограничения видимости квантовыми шумами или контрастом теория подтверждается данными Блэкуэлла , а при наличии аддитивных шумов - данными Кольтмана и Андерсона , Шаде , а также Розелла и Вильсона , проведенные с реальными объектами в натурных условиях, показали, что процент обнаруживаемых объектов действительно возрастает с увеличением контраста. Бернштейн , например, установил, что изображения на экране электронно-лучевой трубки автомашин и людей должны иметь контраст CJL (LT - LB)/L в, равный 90%, чтобы обеспечить максимально возможную вероятность различения.
Кроме того, Бернштейн установил, что разрешение влияет на вероятность обнаружения только в той мере, в какой оно изменяет отношение сигнала к шуму или контраст объекта. Однако Колюччио и др. }