Математична модель інформаційного сигналу радіопроменевого засобу виявлення
DOI:
https://doi.org/10.64915/RADAP.2025.102.%25pКлючові слова:
виявлення, радіопроменевий, засоби рубежу охорони, математична модельАнотація
Pозроблено математичну модель інформаційного сигналу радіопроменевого засобу виявлення для дослідження факторів, які впливають на його параметри. Основою представленої моделі є принцип Гюйгенса–Френеля. Порушник моделюється еквівалентним прямокутником, який в процесі переміщення почергово екранує певні ділянки фазового фронту хвилі. Інформаційний сигнал визначається як нормована різниця між напруженістю поля при відсутності моделі порушника та напруженістю поля при її наявності і переміщенні. Математичну модель інформаційного сигналу верифіковано шляхом фізичного моделювання на частоті 9,3 ГГц за допомогою панорамного вимірювача КСХ Р2-61 із використанням стандартних рупорних антен та металевих пластин різних розмірів, що переміщувались.
Модель продемонструвала хорошу відповідність експериментальним даним, що дозволило застосувати її для прогнозування форми інформаційних сигналів. Проведено серію обчислювальних експериментів для частот 10,5 ГГц, 5,8 ГГц, 2,5 ГГц та 1,0 ГГц для рубежу охорони протяжністю 50 м. Проаналізовано три способи переміщення порушника: у повний зріст, зігнувшись і плазом. Показано, що при високих частотах (10,5 ГГц) при русі плазом, сигнал має додатній приріст, що створює ризик пропуску порушника в системах, налаштованих на спрацювання за від’ємним приростом сигналу. Зниження частоти до 5,8 ГГц та 2,5 ГГц забезпечує бiльш стабiльнi вiд’ємнi прирости сигналу при дещо нижчiй його амплiтудi. Водночас при частоті 1 ГГц спостерігається суттєве зменшення рівня сигналу. Запропонована математична модель інформаційного сигналу враховує робочу частоту, відстань між антенами, геометрію порушника, його розташування та спосіб переміщення. Це дозволяє створити банк сигналів для конкретного рубежу охорони з метою застосування кореляційних методів їх оброблення. Отримані результати дозволяють обирати оптимальний частотний діапазон для конкретного рубежу охорони, скоротити обсяг експериментальних досліджень на рубежі охорони, удосконалити алгоритми оброблення інформаційних сигналів, що сприятиме підвищенню надійності виявлення та зниженню кількості хибних спрацювань.
Посилання
References
1. Yevseiev, S., Melenti, Y., Voitko, O., Hrebeniuk, V., Korchenko, A., et al. (2021). Development of a concept for building a critical infrastructure facilities security system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 3, No. 9(111), pp. 63–83. DOI: 10.15587/1729-4061.2021.233533.
2. Armstrong D. and Peile C. (2005). Perimeter intruder detection systems performance standard. Proceedings 39th Annual 2005 International Carnahan Conference on Security Technology, pp. 33-36. DOI: 10.1109/CCST.2005.1594845.
3. U.S. Department of Homeland Security, Science and Technology Directorate. (2025, April 10). Perimeter intrusion detection sensors., date of access: 8 August 2025.
4. 100 m Microwave Bistatic Sensor FMW-100 – Forteza. Ornicom, date of access: 10 August 2025.
5. 500 m Microwave Bistatic Sensor FORTEZA-500 – Forteza. Ornicom, date of access: 10 August 2025.
6. Gong, X., Zhang, J. and Cochran, D. (2012). A Coverage Theory of Bistatic Radar Networks: Worst-Case Intrusion Path and Optimal Deployment. arXiv, 11(19), 3080. DOI: 10.48550/arXiv.1206.1355.
7. Xu, X., Zhao, C., Ye, T. and Gu, T. (2019). Minimum Cost Deployment of Bistatic Radar Sensor for Perimeter Barrier Coverage. Sensors, Vol. 19, Iss. 2, Article 225. DOI: 10.3390/s19020225.
8. Redpath, G. (2016, May). Reducing perimeter false alarms. SMART Security Solutions, date of access: 12 August 2025.
9. Blacksmith P., Poirier J. L. and Holt F. S. (1979). Radar intrusion detection system. U.S. Patent No. 4,132,988A. U.S. Patent and Trademark Office.
10. Ludlow, P., Redpath, G. and Seawright, S. (2016). Bidirectional bistatic radar perimeter intrusion detection system (U.S. Patent Application No. US20160178741A1). United States Patent and Trademark Office.
11. Griffiths, D. J. (2023). Introduction to Electrodynamics (5th ed.). Cambridge University Press, 602 р.
12. Kakani, S. L. (2020). Electrodynamics: Classical and Quantum. CBS Publishers and Distributors, 944 р.
13. Willis, N. J. (2005). Bistatic Radar, (2nd ed.). IET, 337 р.
14. Tekinerdogan, B., Özcan, K., Yağız, S. and Yakın, İ. (2021). Feature-Driven Survey of Physical Protection Systems. arXiv. DOI: 10.48550/arXiv.2104.00949.
15. Tripathi, D., Tripathi, A. K., Singh, L. K., Chaturvedi, A. (2022). Towards analyzing the impact of intrusion prevention and response on cyber-physical system availability: A case study of NPP. Annals of Nuclear Energy, Vol. 168, 108863. DOI: 10.1016/j.anucene.2021.108863.
16. Villegas-Ch, W. and García-Ortiz, J. (2023). Authentication, access, and monitoring system for critical areas with the use of artificial intelligence integrated into perimeter security in a data center. Frontiers in Big Data, Vol. 6, Article 1200390. DOI: 10.3389/fdata.2023.1200390.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 В. Г. Сторож, С. Є. Фабіровський, І. Н. Прудиус, Ю. М. Матієшин, В. І. Оборжицький, Р. М. Гурмач
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
