Файл: Законом от 3 июля 2016 г. 226фз О войсках национальной гвардии Российской Федерации.pdf

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
23
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
3.
Чувствительность изделия регулируется плавно в пределах изменения уровней порогов управления микропроцессором изделия.
4.
Выходная сигнальная цепь исполнительного устройства допускает подключение линий связи с напряжением не более 30 В. Изделие формирует сиг- нал тревоги постоянно по ниже перечисленным причинам:
- попытка доступа к электронным узлам приемника или передатчика;
- отключение напряжения питания изделия
- выход из строя передатчика;
- выход из строя приемника.
5.
Питание изделия осуществляется от сети переменного тока напряже- нием (220 +15 -20 %)В частотой 50 Гц или от источников постоянного тока напря- жением (24 +50 -25 %)В при пульсации питающего напряжения не более 4 В.
6.
Мощность, потребляемая одним изделием (без блока питания) от источника постоянного тока, не превышает 7 Вт. Мощность, потребляемая одним изделием от сети переменного тока (от блока питания изделия), не превышает 16
ВА.
7.
Изделие сохраняет работоспособность при перепадах напряжения питания от 187 В до 242 В.
8.
Конструкция изделия позволяет изменять положение плоскости поляризации излучаемых волн. Конструкция изделия позволяет быстро снимать и устанавливать его вновь на прежнее место без последующей регулировки.
9.
Размер «мертвой зоны» у приемника и передатчика не превышает 10
м при высоте их установки - 1.4 м.
10. В изделии предусмотрена дистанционная проверка работоспособности путем принудительного понижения мощности излучения передатчика, что приводит к выдаче сигнала тревоги на ПРМ.
11. Изделие не реагирует, (не выдает сигнал тревоги) на птиц и мелких животных (кошек, зайцев и т.д.).
12. Среднее количество ложных срабатываний в условиях эксплуатации на участке протяженностью 200 м не превышает одного за 1000 ч непрерывной

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
24
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
работы. Изделие реагирует на все попытки преодоления зоны обнаружения нарушителем.
13. Вес одного изделия не превышает 9.2 кг без упаковки .в том числе:
передатчика - не более 3.5 кг и приемника - не более 3.7 кг с учетом элементов крепления, блок питания - не более 2 кг.
14. Габариты составных частей комплекта изделия:
- передатчик ЛНВЯ. 425511.012 - 279х209х67 мм;
- приемник АНВЯ. 425511.013 - 279х209х67 мм;
- блок питания ЖКИМ.436231.001 - 178х172х95 мм.
В данном ТСОС используется полосовой фильтр. Рассмотрим его технические характеристики:
Таблица 6
–
Тактико-техническая характеристика режекторного фильтра.
Параметр
Значение
Полоса пропускания, МГц
24030 - 24230
Избирательность, К(f)
0,3
Перекрытие заданного диапазона частот, Кd
0,5
Постоянство параметров, погрешность %
0,2
Коэффициент передачи сигнала, Uвх/Uвых
0,09
Анализ существующих входных фильтров технических средств охранной сигнализации с повышенными избирательными показателями, оформленный в табличной форме (Приложение А), показывает, что у электрических фильтров существующих ТСОС имеются существенные недостатки, и их характеристики далеки от идеальных, по этому есть необходимость в усовершенствовании данного элемента.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
25
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
2 ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАЗРАБАТЫВАЕМОМУ
ВХОДНОМУ ФИЛЬТРУ ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА ОХРАННОЙ
СИГНАЛИЗАЦИИ
С
ПОВЫШЕННЫМИ
ИЗБИРАТЕЛЬНЫМИ
ПОКАЗАТЕЛЯМИ
Электрический фильтр — это устройство, предназначенное для выделения или подавления электрических сигналов заданных частот.
Рисунок 7 – Полосы пропускания частот фильтров
По характеру полосы пропускаемых частот фильтры делятся на шесть типов:
1.
ФНЧ (фильтр нижних частот) — пропускает сигналы с частотой от
0
до
fв(fв=ωв /2 π)
2.
ФВЧ (фильтр верхних частот) — пропускает сигналы с частотой от
fн
до ∞.
3.
ФПП (полосовой фильтр) — пропускает сигналы с частотой от
fн
до
fв
4.
РФ (режекторный фильтр) — не пропускает сигналы заданной частоты или полосы частот.
5.
ГПФ (гребенчатый фильтр) — фильтр, имеющий несколько полос пропускания.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
26
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
6.
РГФ (режекторный гребенчатый фильтр) — фильтр, имеющий несколько полос подавления.
Основные характеристики электрических фильтров — это полоса пропускания и избирательность.
Границы полос пропускания
(
ωв , ωн)
определяются по частотам, на которых коэффициент усиления Ко уменьшается в
√ 2 ≈ 0,7
раз.
Избирательность — мера, характеризующая способность фильтра разделять две группы колебаний с близкими частотами. Она определяется крутизной спада коэффициента передачи К( ) на переходном участке от полосы
ω
пропускания к полосе подавления. Обычно крутизна спада оценивается в логарифмических единицах,
Дб /окт : Δ=20 Lg(K (ω2)/K (ω 1)), где ω 2=2 ω 1
Фильтры бывают пассивные — состоящие только из пассивных элементов
(резистор, конденсатор, катушка индуктивности) и активные — в состав которых входят усилительные элементы.
Пассивные фильтры используют только энергию фильтруемого сигнала,
активные — используют дополнительно подведенную энергию.
Для понимания того, как рассчитываются фильтры вспомним уравнения,
связывающие напряжение и ток для пассивных элементов.
1.
Резистор:
u(t)=R∗i(t )
, в операторной форме
U (S)=R∗I (S), W (S)=R
2.
Конденсатор:
i(t)=C∗d(u(t))/dt
, в операторной форме
U (S)=I (S)∗1/CS
,
W (S)=1/CS
3.
Индуктивность:
u(t)=L∗d (i(t ))/dt
, в операторной форме
U (S)=LS∗I (S ), W (S)=LS
Рассмотрим последовательно соединенные
L ,C , R
звенья:
Рисунок 8 – Схема последовательно соединенных L, C, R звеньев с нагрузкой

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
27
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
Если считать, что входное сопротивление нагрузки много больше сопротивления фильтра, то
i2=0
,
i1=i
. В действительности это не так, но мы рассматриваем идеальный вариант.
Тогда (для данной схемы) можно считать
Uвых(S )=I (S)∗R
,
Uвх(S)=I (S)∗(LS+1/CS+R)
,
отсюда коэффициент усиления:
K (S)=Uвых(S)/Uвх(S)=R /(LS+1/CS+R)
Подставив в эту формулу S=j , можно получить зависимости:
ω
K (ω)
— АЧХ фильтра и
j(ω)
— ФЧХ фильтра.
Необходимо помнить, что чем более неравномерны АЧХ и ФЧХ фильтра на рабочем участке, тем более сильно искажается форма отфильтрованного сигнала.
Но наибольшей эффективностью обладают цифровые фильтры.
С точки зрения физической реализуемости ЦФ делятся на каузальные и некаузальные. Каузальным (от лат. слова causal – причинный) или физически реализуемым называется фильтр, у которого реакция в данный момент времени не зависит от значений входного воздействия в последующие моменты. Импульсная характеристика каузального фильтра, реакция которого не может предшествовать приложенному воздействию.
Некаузальный фильтр – это фильтр, у которого реакция в данный момент времени зависит от значений входного воздействия в последующие моменты.
Такой фильтр нельзя физически реализовать в режиме реального времени, так при вычислении очередного значения, необходимо знать будущее значение.
Некаузальные фильтры можно использовать на практике в тех случаях, когда процедура фильтрации происходит не в реальном времени, а выполняется над хранящимися в памяти последовательностями конечной длины.
Основные требования, предъявляемые к разрабатываемому входному фильтру технических средств охранной сигнализации с повышенными избирательными показателями указаны в приложении Б. Использование цифровых фильтров, позволит улучшить характеристики и обработку полезных сигналов в целом.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
28
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
3 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ВХОДНОГО
ФИЛЬТРА ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ С
ПОВЫШЕННЫМИ ИЗБИРАТЕЛЬНЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ
При построении системы любой сложности рекомендуется начать со структурной схемы системы видеонаблюдения, которая позволит видеть состав всей системы и определится с перечнем необходимых элементов системы.
Структурная схема представляет собой совокупность элементарных звеньев определенного объекта, а также определенных связей возникающими между ними. Данная схема представляет собой один из видов графической модели системы. Под элементарным звеном понимают часть объекта, системы управления и т. д., которая реализует элементарную функцию. Элементарные звенья изображаются прямоугольниками, а связи между ними сплошными линиями со стрелками, показывающими направление действия звена. Иногда в поле прямоугольника вписывают математическое выражение закона преобразования сигнала в звене, в этом случае схему иногда называют алгоритмичной. В схемотехнике вместе со структурной различают также принципиальную и функциональную схемы. Среди всех этих схем структурная наименее детализирована. Она предназначена для отражения общей структуры устройства, то есть его основных блоков, узлов, частей и главных связей между ними. Из структурной схемы должно быть понятно, зачем нужно данное устройство и что оно делает в основных режимах работы, как взаимодействуют его части. Обозначение структурной схемы могут быть достаточно свободными,
хотя некоторые общепринятые правила всё же лучше выполнять.
В состав структурной схемы входят:
БПвЦС — блок преобразования в цифровой сигнал;
БОС — блок обработки сигнала;
БпвАС — блок преобразования в аналоговый сигнал;
БФ — блок фильтрации.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
29
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
БПвЦС
БОС
БПвАС
БФ
Рисунок 9
–
Структурная схема цифрового фильтра
Блок преобразования в цифровой сигнал конвертирует входной сигнал из аналогового сигнала в цифровой и передает его на блок преобразования сигнала,
после обработки, сигнал конвертируется в аналоговый сигнал и в фильтре нижних частот отбрасывает лишние частоты и формирует устойчивый сигнал.
Таким образом в данном разделе выпускной квалификационной работы была разработана структурная схема, которая определяет основные узлы и блоки разрабатываемого средства.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
30
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
4 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ВХОДНОГО
ФИЛЬТРА ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ С
ПОВЫШЕННЫМИ ИЗБИРАТЕЛЬНЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ
Для более лучшего понимания работы средства охранной сигнализации,
рассмотрена его работа по функциональной схеме. Данная схема более широко раскрывает структурную схему проектируемого средства охранной сигнализации,
и более наглядно показывает работу всего проектируемого устройства.
Устройство имеет следующие основные конструктивные узлы:
АЦП — аналогово-цифровой преобразователь;
П — память;
АУ — шифратор;
ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь;
ПФ — полосовой фильтр.
Блок преобразования
Блок обработки сигнала
Блок преобразования в аналоговый сигнал
Блок фильтрации x(t)
x(n)
y(n)
y(t)
g(t)
Рисунок 10
–
Функциональная схема разрабатываемого средства
Рассмотрим упрощенную функциональную схему цифрового фильтра.
Непрерывный сигнал
x (t)
поступает на вход аналого-цифрового преобразования, который фиксирует значения
x (n)
сигнала в дискретные моменты времени
t=nT
,
n=0,1
и преобразует их в цифровой код в виде двоичного числа. Последовательность
x (n)
поступает в процессор, состоящий из арифметического устройства и памяти. В процессе осуществляется

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
31
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
преобразования последовательности
x (n)
в соответствии с определенным алгоритмом. В результате на его выходе образуется последовательность
y (n)
x(t)
t x(n)
n n
y(n)
y(t)
t g(t)
t
Рисунок 11
–
Функциональная схема разрабатываемого средства
Последовательность
y (n)
поступает на цифро-аналоговый преобразователь,
в котором текущее значение
y (n)
, представленное в цифровом виде,
преобразуется в постоянное напряжение, удерживаемое в течение соответствующего интервала дискретности. На выходе ЦАП формируется непрерывный сигнал
y (t)
в виде ступенчатой функции. С помощью фильтра нижних частот устраняются высокочастотные колебания, и выходной сигнал
y (t)
цифрового фильтра приобретает сглаживающий вид.
Таким образом в данном разделе выпускной квалификационной работы была разработана функциональная схема, которая более широко раскрывает структурную схему проектируемого средства охранной сигнализации, и более наглядно показывает работу всего проектируемого устройства.

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
32
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
5 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ВХОДНОГО
ФИЛЬТРА ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ С
ПОВЫШЕННЫМИ ИЗБИРАТЕЛЬНЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ
Для оптимального прохождения сигнала от устройства формирования сигнала к блоку обработки сигнала, который будет принимать решение о наличия нарушения, необходимо использовать качественную фильтрацию, чтобы отсеять паразитные токи, наводки и шумы. Предлагается выбрать фильтр с двумя ступенями фильтрации, цифровым и аналоговым фильтрами.
Конструктивно входной фильтр технического средства охранной сигнализации с повышенными избирательными показателями состоит из нескольких элементов, а именно: аналогово-цифрового преобразователя,
арифметического устройства, памяти, цифро-аналогового преобразователя и памяти (Приложение Д). Полезный сигнал передается на цифроаналоговый преобразователь, построенный на резисторах R1-R6 и микросхемах DD1-DD5,
которые являются компараторами. Входной сигнал подаётся на инвертирующие входы компараторов DD1 – DD5, соединённые параллельно. На не инвертирующие входы этих компараторов подаются опорные напряжения с делителя напряжений на сопротивлениях R1–R6, на каждый компаратор подаётся опорное напряжение, отличающееся от соседних на шаг квантования. Количество включённых компараторов преобразуется в двоичный код при помощи приоритетного арифметического устройства DD6. Память организована на микросхеме DD7. Резисторы R7–R11 предназначены для согласованной работы арифметического устройства и памяти. Фильтрация происходит на основе алгоритма.
Дискретный фильтр в переменных вход — выход описывается уравнением,
представляющий собой апериодическую (линейную) свертку входного сигнала и импульсной характеристики.
Линейной сверткой двух непериодических последовательностей
x (n)
и

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
33
ДР 23 ИТСО 01.19.019 ПЗ
h(n)
, содержащих соответственно
N
1
и
N
2
отсчетов, называется последовательность.
y (n)=
∑
m =0
n
x(m)h(n−m)
,
n=0,1,2, ... , N
1
+
N
2
−
2
(15)
Последовательность y(n) является конечной и имеет длину
N
1
+
N
2
−
1
отсчетов.
Другим типом свертки двух последовательностей является круговая
(циклическая) свертка.
Круговой сверткой двух периодических последовательностей
x (n)
и
h(n)
,
n=0,1,2, ... , N
1
+
N
2
−
1
называют последовательность, образованную таким образом:
y (n)=
∑
l=0
N−1
h (l) x(n−l)=
∑
l=0
N−1
x (l)h(n−l)
;
(16)
Последовательность
y (n)
также периодическая с периодом
N
Операции вычисления круговой (циклической) свертки соответствует произведение коэффициентов ДПФ:
Y (k )= X (k ) H (k )
,
k =0,1 ,... , N−1
(17)
Тогда реакция
y (n)
может быть найдена как обратное ДПФ:
y (n)=
1
N
∑
k=0
Y (k )W
N
nk
,
n=0,1 ,... , N −1
(18)
При вычислении прямого и обратного преобразования целесообразно использовать алгоритмы БПФ.
Для применения этих алгоритмов к описанию процесса преобразования сигнала в линейном ЦФ, а следовательно, и для применения БПФ для реализации
ЦФ, сведем апериодическую свертку к эквивалентной циклической. Для этого сформируем вспомогательные периодические последовательности
x
1
(
n)
и
h
1
(
n)
длиной по
N
1
+
N
2
−
1
отчетов путем дополнения нулями последовательностей
x (n)
и
h(n)
:
x
1
(
n)=
{
x(n), n=0,1 ,... , N
1
−
1 0 , n=N
1
, ... , N
1
+
N
2
−
2
}
,
(19)
h
1
(
n)=
{
h(n), n=0,1 , ... , N
1
−
1 0 , n=N
2
, ..., N
1
+
N
2
−
2
}
(20)