Разработка специального математического и программного обеспечения для систем охранной сигнализации с винтовым магнитометрическим преобразователем : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.13.01

📅 2020 год
Захаркин, Г. Ф.
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Введение ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 4
1 Анализ состояния предметной области. Постановка задач исследования …………………….. 17
1.1 Сравнительный анализ существующих магнитометрических систем
обнаружения с распределенным чувствительным элементом ………………………………………………….17
1.2 Анализ алгоритмов обработки информационных сигналов и принятия
решений в магнитометрических системах обнаружения объектов с распределенным
чувствительным элементом …………………………………………………………………………………………………..27
1.3 IDEF0-модель системы периметровой охранной сигнализации…………………………………….32
1.4 Методика проведения диссертационного исследования ……………………………………………….36
1.5 Постановка задач исследования …………………………………………………………………………………..39
2 Разработка математической модели информационного сигнала,
регистрируемого на выходе винтового магнитометрического преобразователя …………………….. 42
2.1 Методика разработки математической модели формирования
информационного сигнала …………………………………………………………………………………………………….42
2.2 Уточненная математическая модель информационного сигнала в винтовом
магнитометрическом преобразователе …………………………………………………………………………………..45
2.3 Обобщенная модель формирования информационного сигнала в винтовом
магнитометрическом преобразователе …………………………………………………………………………………..49
2.4 Оценка адекватности обобщенной математической модели информационного
сигнала, регистрируемого на выходе магнитометрического преобразователя………………………….54
2.4.1 Анализ модельных сигналов с физической точки зрения ……………………………………………..54
2.4.2 Сравнительный анализ модельных и реальных сигналов, регистрируемых на
выходе магнитометрического преобразователя ………………………………………………………………………64
Выводы по главе 2 …………………………………………………………………………………………………………………70
3 Исследование особенностей информационных сигналов, регистрируемых на
выходе винтового магнитометрического преобразователя ……………………………………………………. 72
3.1 Формирование банка расчетных сигналов……………………………………………………………………72
3.1.1 Разработка программного обеспечения для формирования банка реализаций
сигналов………………………………………………………………………………………………………………………………..73
3.1.2 Методика формирования банка расчетных сигналов ……………………………………………………77
3.2 Оценка конструктивных параметров винтового преобразователя …………………………………80
3.3 Исследование особенностей спектров информационных сигналов,
регистрируемых на выходе магнитометрического преобразователя ………………………………………..81
3.4 Исследование влияния параметров объекта обнаружения на характеристики
информационного сигнала …………………………………………………………………………………………………….83
Выводы по главе 3 …………………………………………………………………………………………………………………91
4 Оценка количественных характеристик перспективной магнитометрической
системы обнаружения ………………………………………………………………………………………………………….. 93
4.1 Программно-аппаратный комплекс для исследования потенциальных
характеристик магнитометрических систем обнаружения ………………………………………………………93
4.2 Оценка количественных характеристик магнитометрических систем
обнаружителя с пороговым алгоритмом принятия решения ………………………………………………….101
4.3 Разработка алгоритмов принятия решения в магнитометрических системах
обнаружения на основе нейронных сетей……………………………………………………………………………..110
Выводы по главе 4 ……………………………………………………………………………………………………………….123
Заключение ……………………………………………………………………………………………………………………….. 125
Список сокращений и условных обозначений …………………………………………………………………….. 130
Список использованных источников ………………………………………………………………………………….. 132
Приложение А Реализации информационных сигналов на выходе винтового
однолинейного магнитометрического преобразователя ………………………………………………………. 139
Приложение Б Блок-схема программы для формирования банка сигнала ……………………………. 144
Приложение В Программное обеспечение по формированию банка расчетных
реализаций сигнала ……………………………………………………………………………………………………………. 145
Приложение Г Интерфейс программного обеспечения программно-аппаратного
комплекса для исследования потенциальных характеристик ……………………………………………….. 150
Приложение Д Структура и характеристики универсальной платы ввода/вывода PCI-
001 для регистрации натурных сигналов …………………………………………………………………………….. 152
Приложение Е Программный код классов по обучению нейронных сетей …………………………… 154

Актуальность темы исследования
В современных условиях проявления глобальных криминальных угроз, высокого
уровня религиозного и националистического экстремизма возникает опасность проведения
террористических актов в отношении ядерно-опасных, химических, энергетических и дру-
гих жизненно важных объектов, возникновения региональных военных конфликтов, роста
контрабанды. Одной из важнейших мер обеспечения безопасности личности и общества
является защита объектов от физического проникновения нарушителей. Этот постулат за-
конодательно закреплен Указом Президента Российской Федерации № 683 от 31 декабря
2015 года о стратегии национальной безопасности [1]. При этом особое внимание уделяется
охране протяженных рубежей, периметров жизнеобеспечивающих объектов, участков госу-
дарственной границы.
Периметровые средства обнаружения (ПСО), предназначенные для оборудования
протяженных рубежей в сигнализационном отношении, являются важными составляющими
в системе физической защиты (СФЗ). По существу, ПСО являются первым рубежом защиты
объектов от физического проникновения человека-нарушителя на охраняемую территорию
и при этом обладают рядом особенностей [2].
Современный подход к совершенствованию существующих и разработке новых об-
разцов ПСО заключается в моделировании процессов формирования информационного
сигнала, оптимизации структуры изделий, параметров тракта обработки информации, син-
теза алгоритмов принятия решений и базируется на методах системного анализа.
Периметровые средства обнаружения имеют протяженную зону обнаружения (ЗО),
что позволяет эффективно использовать их в составе территориально распределенных тех-
нических комплексов физической защиты объектов. Геометрию ЗО определяет чувстви-
тельный элемент (ЧЭ), регистрирующий возмущения физического поля при появлении объ-
екта обнаружения (ОО) и распределенный вдоль охраняемого рубежа.
Периметровые средства обнаружения размещаются в удаленности (до 20 км, напри-
мер, в условиях охраны государственной границы) от мест расположения сил реагирования
и постов технического обслуживания при естественных климатических условиях, что тре-
бует от изделий более высоких достоверности при формировании решений об обнаруже-
нии, эксплуатационной надежности и устойчивости к воздействию природных факторов.
Любой охраняемый объект индивидуален по своей топологии и геофизическому
расположению, социально-политической ситуации, характеру производства и природно-
климатическим характеристикам. Кроме того, оптимальное решение защиты периметра
подразумевает комбинирование на рубеже охраны различных средств обнаружений (СО) по
физическому принципу. Поэтому широкое разнообразие типов и конкретных образцов пе-
риметровых сигнализационных систем обнаружения является необходимым условием их
эффективного и повсеместного применения.
По физическому принципу действия различают ПСО сейсмические, вибрационные,
радиотехнические и другие [3–6]. Одним из критериев классификации периметровых
средств обнаружения является способ размещения (скрытность) чувствительного элемента.
В соответствии с этим критерием ПСО подразделяются на маскируемые и заградительные
(немаскируемые). Маскируемые средства обнаружения характеризуются размещением ЧЭ в
грунте (заграждении, стене режимного здания) на небольшой глубине, что предоставляет
тактическое преимущество, связанное со сложностью идентификации ЗО для нарушителя.
Заградительные ПСО отличаются большей практичностью, монтаж ЧЭ и его обслуживание,
как правило, не представляют затруднений [6].
По способу обнаружения системы охранной сигнализации можно разделить на ак-
тивные и пассивные. В активных системах обычно используются радиоволны СВЧ диапа-
зона, а для формирования требуемой зоны обнаружения применяются направленные антен-
ны, у которых диаграммы направленности ориентированы вдоль контролируемой границы.
В активных радиолокационных системах, которые называются «радиоволновыми» и «ра-
диолучевыми», весьма затруднено решение задачи идентификации объекта нарушения. По
этой причине они имеют высокий уровень вероятности ложных тревог при пересечении зо-
ны охраны птицами и животными, что является их основным недостатком.
В настоящее время востребованными являются периметровые быстроразвертывае-
мые средства, предназначенные для оперативного прикрытия временных сигнализационных
рубежей. Тактика применения средств предполагает их развертывание на пересеченной
местности или в лесополосе. Большинство существующих быстроразвертываемых изделий
имеют электроконтактный обрывной или двухпозиционный локационный принципы функ-
ционирования и либо работают в условиях прямой видимости, либо не обеспечивают тре-
бований по скрытности, либо характеризуются невысокими характеристиками обнаруже-
ния. Для возможности применения на важных объектах необходимы новые средства обна-
ружения, свободные от указанных недостатков. Особый интерес представляют периметро-
вые средства обнаружения магнитометрического типа. Такие средства, по существу, явля-
ются сложными техническими системами, так как декомпозируются на составные элемен-
ты, связанные и взаимодействующие между собой, поэтому в теории охранной сигнализа-
ции называются магнитометрическими системами обнаружения (МСО).

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету