По материалам Дениса Ляпина
Радар – это устройство с набором технологий для обнаружения объектов, а также для определения их дальности и геометрических параметров, использующее метод, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов. Термин «радар» изначально был аббревиатурой (RAdio Detection And Ranging). По сути, это технология, в которой радиоволны используются для обнаружения объектов и определения расстояния до них.
Разработанные для использования в военных целях примерно в 1940-х годах, радары вскоре нашли свое применение и на других рынках. Сегодня к распространенным областям применения относятся: прогнозирование погоды, мониторинг дорожного движения, предотвращение столкновений в авиации и судоходстве. Современные полупроводниковые технологии позволяют все шире использовать радарные системы в автомобилях и различных потребительских товарах. И, как уже говорилось выше, на рынке безопасности радары могут дополнять видеокамеры и устройства, использующие другие технологии, для расширения и улучшения работы систем наблюдения.
Радары в системах безопасности хорошо зарекомендовали себя в тех ситуациях, когда другие технологии мониторинга могут дать сбой, например, при плохом освещении, в темноте и тумане. Устройство обеспечивает стабильную работу, когда видеонаблюдение в сочетании с видеоаналитикой могут создавать ложные тревоги: если на сцене есть движущиеся тени или свет, в плохую погоду или, например, когда на установленной телекамере есть капли дождя или насекомые.
Еще одно преимущество радара – обеспечение конфиденциальности наблюдения. Людей невозможно идентифицировать по данным, полученным с радара. Радары в системах безопасности можно использовать в качестве самостоятельного устройства. Это актуально для тех объектов, где использование камер запрещено из соображений конфиденциальности.
Таблица 3.1. Типовые радиолокационные сечения.
Объект | RCS |
Насекомое | 0.00001 m2 |
Птица | 0.01 m2 |
Человек | 0.1 – 1 m2 |
Металлическая банка | 0.1 – 1 m2 |
Общий принцип работы радара: сигнал отражается при попадании объекта в рабочую зону радара.
Радиолокационное устройство передает сигналы, состоящие из электромагнитных волн в радиочастотном спектре (радиоволны). Когда сигнал радара попадает на объект, он обычно отражается и рассеивается во многих направлениях. Часть сигнала отражается обратно на радар, обнаруживается приемником и предоставляет информацию, которая может использоваться для определения местоположения, размера и скорости объекта, попавшего в зону обнаружения радаром.
Радары могут быть сконструированы для работы с короткими радиоимпульсами или с непрерывными сигналами. Их основная технология может быть основана на измерениях времени прохождения отраженного сигнала или его частотного сдвига.
Радары могут обеспечивать определение расстояния до обнаруженного объекта либо скорость этого объекта, а расширенная обработка сигналов дает возможность дополнительно уточнить информацию об объекте в процессе обнаружения. Радары с частотной модуляцией непрерывного действия (FMCW) – это тип радаров, которые могут определять расстояние до объекта и его скорость. Они измеряют лучевые скорости (компонент скорости объекта, указывающий на радар или от него) и используют их для расчета фактических скоростей.
Радары в системах безопасности, как правило, являются устройствами ближнего действия. Дальность обнаружения различается в зависимости от типа обнаруживаемого объекта, а также от топографии сцены, от высоты установки и наклона устройства. Для покрытия большей площади обнаружения можно использовать несколько радаров (при этом нужно учитывать, что они могут создавать взаимные электромагнитные помехи). Поскольку радиоволны распространяются за пределы зоны обнаружения, радар может создавать помехи, даже если он находится за пределами диапазона обнаружения другого радара.
В случае возникновения помех дальность обнаружения сокращается, радар может некорректно классифицировать объекты, в результате чего возникают ложные срабатывания. Вероятность этих проблем возрастает с увеличением количества радаров в одной зоне мониторинга. Это также зависит от окружающей среды и расположения радаров: направлены на забор, здания или соседние радары. Рекомендуется внимательно относиться к установке близко расположенных радаров.
У радаров есть опция сосуществования, которую можно активировать для минимизации помех.
Производители радиооборудования, излучающего электромагнитные поля (ЭМП), должны гарантировать, что их продукция соответствует пределам воздействия, указанным в международных стандартах и правилах.
С помощью алгоритмов глубокого обучения радар способен распознать тип обнаруженного объекта, например, человека или транспортное средство. Для разработки алгоритма используется как машинное, так и глубокое обучение.
Для идентификации людей радары обычно комбинируются с камерами видеонаблюдения. Комбинированая работа устройств особенно эффективна, если вместе с радаром используются PTZ-камеры, которые могут отслеживать и идентифицировать людей или транспортные средства на основе их точного географического положения, определяемого радаром.
Радары часто используются вместе с тепловизионными камерами, так как широкая зона обнаружения радаров хорошо сочетается с узкой, но длинной зоной обнаружения тепловизионных камер.
Радар и аудиосистема также являются хорошей комбинацией там, где визуальная идентификация либо не разрешена, либо не является приоритетной. Аудиосообщение вполне может остановить злоумышленника, обнаруженного радаром. В сравнительной таблице 6 перечислены различия и сходства между радарами, видео- и тепловизионными камерами.
Комбинация технологий часто является хорошим выбором, поскольку каждая из них имеет свои сильные и слабые стороны. Не существует единой технологии, идеально подходящей для всех систем. В таблице представлено сравнение технологий наблюдения, включая радар, с учетом нескольких факторов.
Таблица 6.1. Сравнение продуктов в области обнаружения и защиты территории.
| Телевизионная камера | Радар | Тепловизионная камера с аналитикой |
Диапазон/область | Короткий/широкая | Средний/широкая | Длинный/узкая |
Потребность в освещении | Да | Нет | Нет |
Частота ложных тревог | Высокая | Низкая | Низкая |
Стоимость | Невысокая | Средняя | Высокая |
Информация об объекте | Обнаружение, распознавание, идентификация | Обнаружение, положение, координаты GPS, скорость, расстояние, угол движения | Обнаружение, распознавание |
Как показывает сравнение, радиолокационное наблюдение предоставляет другой тип информации об объекте, включая местоположение и скорость, по сравнению с другими технологиями. Однако для оптимального наблюдения рекомендуется объединять разные технологии, чтобы они дополняли друг друга, поскольку все технологии имеют свои уникальные сильные стороны и ограничения.
Охранный радар обеспечивает наблюдение на основе совершенно иной технологии по сравнению, например, с телекамерами. Он может быть интегрирован в систему безопасности с телевизионными и тепловизионными камерами, динамиками и пассивными инфракрасными датчиками движения или использоваться автономно. Автономная работа или применение в сочетании с аудиоустройствами позволяет использовать невизуальный тип наблюдения, который может вызывать меньше проблем с конфиденциальностью, чем традиционное видеонаблюдение.
Ляпин Денис,
технический тренер Axis Communications