АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ОБНАРУЖЕНИЯ НАРУШИТЕЛЯ ПИК

АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК
ОБНАРУЖЕНИЯ НАРУШИТЕЛЯ
ПИК ДАТЧИКАМИ
ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
В. Волхонский,
П. Воробьев
СанктПетербургский национальный исследовательский университет
информационных технологий, механики и оптики
чевидно, что эффективность
любой системы охранной си
гнализации (СОС) в значитель
ной мере зависит от параметров устройств
обнаружения нарушителей и, в частности, от
вероятности обнаружения несанкциониро
ванного проникновения (НП).
В ряде задач разработки СОС как для по
мещений, так и для открытых территорий
важным является анализ характеристик об
наружения охранными датчиками. Основной
такой характеристикой можно считать веро
ятность обнаружения. Очевидно, что эта ве
роятность зависит от ряда факторов, харак
теризующих как самого нарушителя
(скорость и направление движения, одежда
и др.), так и окружающие условия (темпера
тура, наличие источников помех и т.д.). Осо
бенно влияние упомянутых факторов будет
сказываться при использовании ПИК датчи
ков вне помещений.
Другой важной проблемой, влияющей
на вероятность обнаружения, является ква
лификация нарушителя. Подготовленный
или высококвалифицированный нарушитель,
знающий принципы действия датчиков, их
слабые места, имеющий априорную инфор
мацию об объекте и системе сигнализации,
будет использовать эту информации для пре
одоления СОС без обнаружения. Например,
выбирать маршрут проникновения, учиты
вая меньшую чувствительность ПИК датчиков
при радиальном направлении движения. По
этому такие знания в сочетании с информа
цией о топологии объекта и местах распо
ложения датчиков, которыми может обладать
квалифицированный нарушитель, могут сы
грать решающую роль в преодолении СОС
без обнаружения.
Таким образом, представляется интерес
ной оценка характера изменения вероятно
сти обнаружения при разных условиях про
никновения (направлениях и скорости
движения). Такая информация будет весь
ма полезна как при разработке СОС (выборе
количества, мест расположения датчиков),
так и при оценке уязвимости объекта (вы
явлении возможных необнаруживаемых или
плохо обнаруживаемых маршрутов проник
новения). Особенно это может быть важным
на открытых площадках, где у нарушителя
обычно больше возможности варьировать
направлением движения.
Как известно, наилучшим характеристи
кам обнаружения соответствует движение
поперек диаграммы обнаружения. Такие же
условия установлены в государственном стан
дарте [1] для проверки подобных устройств
и в европейском стандарте [2]. В реальных
условиях это далеко не всегда соблюдается.
В соответствии с разделом «Методы испы
таний» [1] извещатель должен обнаружи
вать движение (выдавать извещение о про
никновении) стандартной цели (человека),
перемещающейся в пределах зоны обнару
жения поперечно ее боковой границе в ди
апазоне скоростей 0,33 м/с (0,15,0 м/с для
извещателей для открытых площадок) на
расстояние до 3 м. При этом расстояние меж
ду извещателем и целью (человеком) долж
но оставаться постоянным.
Однако стандарт не учитывает требова
ния по обнаружению стандартной цели при
других направлениях движения и вероятно
стного характера обнаружения цели. Поэто
му представляется целесообразным переход
к вероятностной методике оценки надежно
сти обнаружения.
Выполним оценку вероятности обнару
жения при различных скоростях и направле
ниях движения. Ограничимся случаем квази
равномерной скорости и квазилинейного
направления движения. Это, конечно, част
ный случай, но он может быть полезным по
крайней мере для предварительной оценки
вероятности обнаружения.
Будем основываться на вышеупомяну
тых условиях проведения эксперимента по
оценке вероятности обнаружения. Простей
ший статистический способ оценки заключа
ется в проведении ряда испытаний и сравне
нии количества срабатываний датчика с
общим количеством испытаний. Однако при
этом не будет учитываться расстояние, прой
денное целью до точки обнаружения. По
этому корректнее использовать методику
оценки вероятности обнаружения таких ус
тройств в разных условиях реализации НП,
предложенной в [3].
В соответствии с этой методикой оценка
такой случайной величины, как значение ве
роятности обнаружения НП, основана на ис
пользовании плотности распределения ве
роятности расстояния обнаружения (т.е. пути,
пройденного нарушителем по зоне до точки
обнаружения). При таком подходе вероят
ОХРАНА ПЕРИМЕТРА
ность обнаружения НП можно характеризо
вать интегралом от плотности распределе
ния вероятности расстояния обнаружения
Х max
Обн.
PОбн. =
∫
p( xОбн. )dxОбн.
X0
max
в пределах от начала зоны обнаружения XОбн.
до значения расстояния обнаружения (т.е.
до точки, в которой произошло срабатыва
ние датчика). Это соответствует значению
площади под кривой p(xОбн.) в указанных пре
делах.
Предложенная в [3] методика была про
верена экспериментально на пассивном ин
фракрасном датчике при следующих усло
виях.
■ В качестве цели использовался человек,
одетый в джинсовые штаны и рубашку с
длинным рукавом, ростом 180 см и мас
сой тела 75 кг.
■ Температура фона 26° С.
■ Движение осуществлялось в трех на
правлениях:
– тангенциальном по отношению к оси сег
ментов диаграммы обнаружения (т.е.
под углом 90° к направлению на извеща
тель);
– радиальном, по направлению на изве
щатель (т.е. под углом 0° к направлению
на извещатель);
– промежуточном (т.е. под углом 45° к на
правлению на извещатель).
■ Скорость движения цели составляла 0,3;
1,5 и 3 м/с.
Поскольку эксперимент предполагал дви
жение реального человека, то скорость его
движения отличалась от заданной. Поэтому
проводилась оценка ошибки скорости движе
ния путем расчета среднеквадратического
отклонения реальной скорости движения це
ли от заданной. Она составила для скоростей
движения 0,3; 1,5 и 3 м/с значения 0,00074;
0,037 и 0,019 м/с соответственно.
На основании измеренных выборочных
значений расстояния обнаружения строи
лись гистограммы плотности распределения
вероятности обнаружения в зависимости от
расстояния, пройденного до точки обнаруже
ния. На рисунке 1 приведены гистограммы
выборок расстояния обнаружения для тан
генциального (рис. 1, а), промежуточного
(рис. 1, б) и радиального (рис. 1, в) направ
лений движения цели.
Как видно из рисунка 1, а, при движе
нии цели в направлении, установленном в
стандарте для испытаний, обнаружение про
исходит на расстояниях от 1,1 м до 2,7 м и вы
борочная оценка вероятности обнаружения
равна единице (горизонтальная пунктирная
линия на рисунке 3). Т.е. требования [1] вы
полняются.
При промежуточном (рис. 1, б) и в еще
большей степени при радиальном (рис. 1, в)
направлениях движения происходит замет
ное увеличение среднего значения рассто
яния обнаружения. Это означает, что до об
наружения цель должна пройти большее
расстояние по зоне обнаружения. Так, при
радиальном направлении и пройденном рас
Рис. 1. Тангенциальное (а), промежуточное (б) и радиальное движение цели (в)
а
б
в
№ 1, 2012
АЛГОРИТМ БЕЗОПАСНОСТИ
46
стоянии 3 м вероятность обнаружения со
ставляет всего около 0,02 (рис. 3).
На рисунке 2 показаны гистограммы для
радиального направления (худшего случая
с точки зрения обнаружения) и различных
скоростей движения цели.
Сравнение рисунков 1 и 2 позволяет сде
лать вывод о заметном увеличении разбро
са значений расстояния обнаружения, на ко
тором происходит обнаружение цели (в
дополнение к увеличению среднего значе
ния), с увеличением скорости. И, следова
тельно, приводит к увеличению вероятнос
ти пропуска цели.
Графики на рисунке 3 иллюстрируют за
висимость вероятности обнаружения от рас
стояния. И позволяют говорить о том, что
при радиальном направлении движения для
достижения вероятности обнаружения близ
кой к единице необходимо расстояние более
5 м. Поэтому, если размер реальной зоны
обнаружения мал, например, ограничен раз
мерами помещения, то это может привести к
существенному риску пропуска цели. Таким
образом, можно сделать вывод о значитель
ном снижении вероятности обнаружения
при отклонении направления движения от
тангенциального. Так, для достижения зна
чения вероятности обнаружения, близкого
к единице при произвольном направлении
движения, цель должна преодолеть практи
чески вдвое большее расстояние до обна
ружения, чем установлено в стандарте. А это
может не выполняться при ограниченном
размере реальной зоны обнаружения.
Рисунок 4 иллюстрирует характер изме
нения вероятности обнаружения при раз
ных направлениях движения на скорости 0,3
м/с. И подтверждает выводы, сделанные вы
ше, о существенном падении вероятности
обнаружения при произвольном направле
нии движения цели. Так, для надежного об
Рис. 2. Радиальное направление движения цели
а
б
в
Рис. 3. Влияние расстояния, пройденного целью, на вероятность
обнаружения
наружения на скорости 0,3 м/с требуется,
чтобы цель прошла не менее 5 м.
Полученные экспериментальные данные
позволяют оценить вероятность обнаруже
ния при различных скоростях и направле
ниях движения нарушителя. При радиаль
ном направлении движения существенно
уменьшается вероятность обнаружения. Ана
логичный эффект имеет место при простран
ственном ограничении размеров зоны об
наружения. Т.о. можно рекомендовать:
■ тщательный выбор места установки с
учетом возможных маршрутов движе
ния нарушителя;
■ искусственное ограничение возможных
направлений движения, например, ка
кимилибо преградами, вынуждающими
нарушителя двигаться в направлении
максимально надежного обнаружения;
■ выбор достаточно протяженных зон об
наружения;
■ использование перекрывающихся зон
обнаружения нескольких ПИК датчиков,
расположенных в смежных углах поме
щения [4].
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ Р 5077795. Системы тревож
ной сигнализации. Часть 2. Требова
ния к системам охранной сигнализа
ции. Раздел 6. Пассивные
оптикоэлектронные инфракрасные
извещатели для закрытых помеще
ний и открытых площадок. –
Введ. 27.12.2006. – М.: Госстандарт
Российской Федерации. – 25 с.
2. EN 5013122
Alarm systems – Intrusion systems –
Part 22: Requirements for passive
infrared detectors. Approved 200405
04. CENELEC. – 38 p.
3. Волхонский В.В.
К вопросу повышения вероятности
обнаружения несанкционированного
проникновения на охраняемый объ
ект // Вестник Воронежского ин
ститута МВД России. –
2011. – №4. – С. 3744.
4. Волхонский В.В., Крупнов А.Г.
Особенности разработки структу
ры средств обнаружения угроз охра
няемому объекту // Научнотехни
ческий вестник СПбГУ ИТМО. –
2011. – № 4 (74). – С. 131136.
Рис. 4. Влияние направления движения цели на вероятность
обнаружения