Mathematical Model of a Radiobeam Detection System Signal

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorStorozh, V. H.
dc.contributor.authorFabirovskyy, S. Ye.
dc.contributor.authorPruduys, I. N.
dc.contributor.authorMatiieshyn, Yu. M.
dc.contributor.authorOborzhytskyy, V. I.
dc.contributor.authorHurmach, R. M.
dc.date.accessioned2026-04-14T09:07:07Z
dc.date.available2026-04-14T09:07:07Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractThis paper presents the development of a mathematical model of the information signal of a radiobeam detection system for studying the factors influencing its parameters. The model is based on the Huygens–Fresnel principle. The intruder is represented by an equivalent rectangle, which sequentially occludes certain regions of the wave phase front during movement. The information signal is defined as the normalized difference between the field strength in the absence of the intruder model and the field strength in its presence and motion. The mathematical model of the information signal was verified by physical simulation at a frequency of 9.3 GHz using a R2-61 panoramic VSWR meter, standard horn antennas, and metal plates of various sizes that were moved across the detection zone. The model demonstrated good agreement with experimental data, allowing its application for predicting the waveform of information signals. A series of computational experiments was performed for frequencies of 10.5 GHz, 5.8 GHz, 2.5 GHz, and 1.0 GHz for a 50 m security perimeter. Three intruder movement scenarios were analyzed: upright, bent over, and crawling. It was shown that at higher frequencies (10.5 GHz), the signal during crawling exhibits a positive increment, creating a risk of undetected intruder crossing in systems configured to trigger on negative increments. Lowering the frequency to 5.8 GHz and 2.5 GHz provides more stable negative increments at slightly reduced signal amplitude. At 1.0 GHz, a significant reduction in the signal level is observed. The proposed mathematical model of the information signal accounts for the operating frequency, antenna spacing, intruder geometry, its position, and movement method. This makes it possible to create a database of signals for a specific security perimeter, enabling the use of correlation-based signal processing methods. The obtained results allow selecting the optimal frequency range for a given security perimeter, reducing the volume of experimental testing on a security perimeter, and improving information signal processing algorithms, which will enhance detection reliability and reduce the number of false alarms.
dc.description.abstractotherPозроблено математичну модель iнформацiйного сигналу радiопроменевого засобу виявлення для дослiдження факторiв, якi впливають на його параметри. Основою представленої моделi є принцип Гюйгенса–Френеля. Порушник моделюється еквiвалентним прямокутником, який в процесi перемiщення почергово екранує певнi дiлянки фазового фронту хвилi. Iнформацiйний сигнал визначається як нормована рiзниця мiж напруженiстю поля при вiдсутностi моделi порушника та напруженiстю поля при її наявностi i перемiщеннi. Математичну модель iнформацiйного сигналу верифiковано шляхом фiзичного моделювання на частотi 9,3 ГГц за допомогою панорамного вимiрювача КСХ Р2-61 iз використанням стандартних рупорних антен та металевих пластин рiзних розмiрiв, що перемiщувались. Модель продемонструвала хорошу вiдповiднiсть експериментальним даним, що дозволило застосувати її для прогнозування форми iнформацiйних сигналiв. Проведено серiю обчислювальних експериментiв для частот 10,5 ГГц, 5,8 ГГц, 2,5 ГГц та 1,0 ГГц для рубежу охорони протяжнiстю 50 м. Проаналiзовано три способи перемiщення порушника: у повний зрiст, зiгнувшись i плазом. Показано, що при високих частотах (10,5 ГГц) при русi плазом, сигнал має додатнiй прирiст, що створює ризик пропуску порушника в системах, налаштованих на спрацювання за вiд’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 частотi 1 ГГц спостерiгається суттєве зменшення рiвня сигналу. Запропонована математична модель iнформацiйного сигналу враховує робочу частоту, вiдстань мiж антенами, геометрiю порушника, його розташування та спосiб перемiщення. Це дозволяє створити банк сигналiв для конкретного рубежу охорони з метою застосування кореляцiйних методiв їх оброблення. Отриманi результати дозволяють обирати оптимальний частотний дiапазон для конкретного рубежу охорони, скоротити обсяг експериментальних дослiджень на рубежi охорони, удосконалити алгоритми оброблення iнформацiйних сигналiв, що сприятиме пiдвищенню надiйностi виявлення та зниженню кiлькостi хибних спрацювань.
dc.format.pagerangeС. 5-14
dc.identifier.citationMathematical Model of a Radiobeam Detection System Signal / V. H. Storozh, S. Ye. Fabirovskyy , I. N. Pruduys, Yu. M. Matiieshyn, V. I. Oborzhytskyy, R. M. Hurmach // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2025. – Вип. 102. – С. 5-14. – Бібліогр.: 16 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.64915/RADAP.2025.102.5-14
dc.identifier.orcid0000-0002-4776-2729
dc.identifier.orcid0000-0002-1497-9200
dc.identifier.orcid0000-0003-3331-0892
dc.identifier.orcid0000-0001-8498-3398
dc.identifier.orcid0000-0002-4829-7451
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/80121
dc.language.isoen
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 102, 2025
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectdetection
dc.subjectradiobeam
dc.subjectperimeter security means
dc.subjectmathematical model
dc.subjectвиявлення
dc.subjectрадiопроменевий
dc.subjectзасоби рубежу охорони
dc.subjectматематична модель
dc.subject.udc621.396.6
dc.titleMathematical Model of a Radiobeam Detection System Signal
dc.title.alternativeМатематична модель iнформацiйного сигналу радiопроменевого засобу виявлення
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
5-14.pdf
Розмір:
717.66 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 102