White paper: Applicazione di radar di sicurezza da terra nei sistemi perimetrali

Vantaggi tecnologici del radar e migliori pratiche per prestazioni ottimali

Introduzione

Sin dai tempi della seconda guerra mondiale, la tecnologia Radio Detection And Ranging (radar) ha influenzato in modo significativo i conflitti militari in tutto il mondo. Lanciata per la prima volta negli Stati Uniti nel 1934, questa tecnologia di rilevamento e tracciamento basata sulle onde radio, che utilizza le microonde per determinare la portata, l’angolo e la velocità degli oggetti, si è evoluta in modo indipendente in diverse nazioni durante la metà degli anni Trenta, culminando nei sistemi radar navali e terrestri completamente integrati, i quali hanno definito i conflitti dopo la fine della guerra. Da allora il radar è stato utilizzato in un’ampia gamma di settori, grazie alla sua capacità di mappare dinamicamente il movimento umano e dei veicoli e di fornire avvisi precoci sull’attività degli intrusi. Negli ultimi anni, la sua integrazione nei sistemi di sicurezza fisica ha migliorato la protezione di risorse nelle sedi decisive dell’infrastruttura.

I sistemi di rilevamento delle intrusioni perimetrali (PIDS) di solito utilizzano soluzioni basate su videocamere per monitorare i perimetri o altre aree importanti, ma condizioni ambientali e qualità dell’immagine sfavorevoli possono ostacolare le prestazioni dei sensori tradizionali delle videocamere. Il radar affronta queste sfide, rilevando gli intrusi 24 ore su 24, 7 giorni su 7, anche in condizioni meteorologiche avverse e in condizioni di scarsa visibilità. Grazie all’integrazione di un radar commerciale da terra, Teledyne FLIR Elara^™ R-Series, ad esempio, come un altro sensore essenziale all’interno di un PIDS che integri le videocamere a luce visibile e termiche, i responsabili della sicurezza massimizzano la copertura di rilevamento ricevono avvisi precoci di minacce e ottengono informazioni sulla posizione delle minacce per una soluzione di sicurezza senza fine, pronta all’uso.

Dadi e bulloni del radar

Il funzionamento di base di un sistema radar prevede la trasmissione di un segnale elettromagnetico ad alta frequenza verso la posizione di un obiettivo previsto, quindi misura le radiazioni dei suoi riflessi. Tali misurazioni includono il ritardo tra l’energia trasmessa e quella ricevuta proporzionale all’intervallo e lo spostamento di frequenza tra trasmissione e ricezione (TX e RX rispettivamente), proporzionale alla velocità relativa, così come l’angolo e l’indice di angolazione disponibili attraverso le misurazioni dell’antenna e della sospensione cardanica per determinare la posizione di oggetti estranei.

In altre parole, quando un radar scatta un’immagine istantanea dell’area, acquisisce l’ambiente fissato. Dopo aver registrato diverse scansioni, il radar confronta l’immagine più recente con l’ambiente fissato e annota ciò che è diverso. Durante la rotazione successiva, misura qualsiasi cambiamento nella posizione di eventuali anomalie e, se la differenza soddisfa uno o più criteri per classificarla come un intruso, genera un allarme.

Quando è integrato con un sofisticato software di gestione, il radar visualizza questi dati su una mappa dinamica, fornendo informazioni in tempo reale a tutto il personale addetto alla sicurezza che monitora il dispositivo; quindi, invia le coordinate alle videocamere integrate e avvia la funzionalità rotazione a comando, utilizzando le videocamere per la valutazione visiva degli intrusi. Questa stratificazione dei sensori di rilevamento delle intrusioni consente la ridondanza e impedisce falsi allarmi verificando gli eventi di intrusione con due punti dati; inoltre, assegna priorità a più obiettivi, per fornire alle videocamere PTZ (Pan-Tilt-Zoom) delle istruzioni, come “follow closest” oppure “follow furthest” (segui il più vicino/segui il più lontano), consentendo all’operatore di uscire dall’equazione e al personale di concentrare il proprio tempo sugli sforzi di risposta.

Le videocamere Pan-tilt-zoom, come la FLIR Triton PT-Series, sono fondamentali per la protezione perimetrale. Tuttavia, l’aggiunta di un radar garantisce una copertura totale dell’area in condizioni ambientali difficili.

Dal settore militare a quello commerciale

Per anni, il radar è stato utilizzato principalmente come tecnologia militare fornita dal governo per la sorveglianza terrestre, il controllo dei missili, il controllo degli incendi, il controllo del traffico aereo (ATC), l’indicazione dell’obiettivo mobile (MTI), la posizione delle armi e la ricerca dei veicoli. L’unità di governo e difesa Teledyne FLIR ha sviluppato la gamma Ranger di radar a corto, medio e lungo raggio per il settore della difesa. Questa potente serie di sistemi radar include dispositivi con copertura verticale, bassa velocità di rilevamento minima e algoritmi per monitorare un’area di copertura fino a quattro volte al secondo—24/7—oltre a rilevare e tracciare fino a 512 minacce aeree e terrestri simultaneamente, in qualsiasi clima, giorno e notte. Questi radar robusti e affidabili sono costruiti per rispondere a qualsiasi possibile esigenza di sorveglianza perimetrale di livello militare.

Poiché l’uso del radar si è esteso ad altre applicazioni, come quelle commerciali, industriali, di viaggio, delle infrastrutture civili e critiche, Teledyne FLIR ha avvertito la necessità di aggiungere una soluzione ad alte prestazioni ed economicamente vantaggiosa al suo vasto portafoglio di soluzioni di sicurezza fisica.

Questi radar commerciali offrono agli utenti finali un vantaggio strategico inestimabile: un sistema correttamente dimensionato creato per fornire prestazioni tecniche di fascia alta e aumentare l’accessibilità a una più ampia gamma di applicazioni commerciali. Le differenze principali tra i radar FLIR Ranger ed Elara R-Series includono copertura, classificazione e, in particolare, l’uso da parte di Elara R-Series di una minore frequenza e potenza di uscita del segnale. Questo semplifica il processo di integrazione, rendendolo un’opzione interessante per i clienti che sviluppano sistemi di monitoraggio perimetrale civili.

Applicazioni ottimali

La tecnologia radar sta ricevendo una maggiore attenzione nei settori commerciale e della sicurezza, specialmente nelle infrastrutture decisive. Per aiutare a capire le applicazioni in cui il radar potrebbe operare in modo ottimale, vedere questi quattro esempi di casi d’uso, in cui il radar fornisce un valore aggiunto per la protezione perimetrale.

• Sottostazioni: Come riportato da CIGRE, l’88% delle sottostazioni subisce almeno una rottura ogni anno. Per le società elettriche, le cui sottostazioni rurali spesso non dispongono di personale di sicurezza a tempo pieno in loco, il rilevamento precoce delle intrusioni è fondamentale per la prevenzione dei reati. Il radar è in grado di rilevare un intruso molto prima che raggiunga la recinzione, consentendo a un agente di sicurezza remoto di esaminare rapidamente gli allarmi, verificare le minacce esaminando i filmati video e inviare le forze di polizia, prima che la situazione si aggravi e le attrezzature vengano sabotate.
• Centri dati: Secondo il rapporto Stato dei Data Center del 2020, il 50 percento degli intervistati ha dichiarato che la maggiore preoccupazione per la sicurezza includeva “minacce esterne all’uomo”. In genere, per le grandi sedi di data center aziendali, più data center sono costruiti all’interno di un unico perimetro in un ambiente remoto. L’integrazione del radar in un PIDS assicura che tutte le aree critiche siano monitorate, in modo che nessuna minaccia passi inosservata.
• Aeroporti: Per i grandi aeroporti i cui perimetri si estendono per diversi chilometri, i responsabili della sicurezza possono implementare il radar e sperimentare il vantaggio combinato di una solida gamma di rilevamento e di una copertura estesa dell’area. Per gli aeroporti troppo grandi per poter essere rivelati dall’occhio umano o digitale, o dove vi è un’attività 24 ore su 24, 7 giorni su 7, il radar offre un vantaggio strategico nella sua capacità di monitorare il perimetro e la pista 24 ore su 24.
• Strutture correttive: Una sfida chiave che molte prigioni devono affrontare è la facilità con cui un individuo può avvicinarsi a una linea di recinzione e lanciare pacchetti di contrabbando nei terreni della prigione. Il radar, tuttavia, è in grado di monitorare continuamente un perimetro, informando il personale addetto alla sicurezza di qualsiasi individuo che si avvicini alla linea della recinzione, ottenendo così una risposta in tempo reale.

Vantaggi tecnologici

Poiché i radar di sicurezza stanno vedono una maggiore adozione in vari settori, è importante considerare perché il radar potrebbe apportare vantaggi alla tua applicazione specifica.

Monitoraggio di aree ampie

Grazie a un ampio campo visivo (FOV) e a un rilevamento a lungo raggio, il radar offre una reale protezione dell’area e una consapevolezza situazionale ben oltre la linea della recinzione. Il radar è progettato per monitorare in modo efficiente grandi aree aperte. In scenari in cui è necessario installare più videocamere per coprire un FOV di 90 gradi, l’installazione di un solo radar di sicurezza, insieme alle telecamere termiche e a luce visibile, potrebbe offrire la stessa copertura con un campo di rilevamento molto superiore a quello di qualsiasi videocamera a luce visibile o termica da sola. Nel caso del nuovo Elara R-Series, il modello R-290 rileva veicoli fino a 400 metri di distanza e persone fino a 200 metri di distanza; i modelli R-190 rilevano veicoli fino a 300 metri e persone fino a 125 metri di distanza.

Il FLIR Elara R-Series montato su una termocamera multi-spettrale PTZ FLIR Elara DX. L’unità radar è in grado di rilevare veicoli fino a 400 metri e persone fino a 200 metri di distanza (modello R-290).

Per ottenere il monitoraggio di aree estese, alcuni clienti della sicurezza scelgono di aumentare il numero di videocamere a FOV esteso installate in loco. Questo presenta una serie di sfide specifiche. Le videocamere con obiettivi grandangolari hanno una portata significativamente inferiore, riducendo i tempi di risposta degli allarmi successivi. Al contrario, le videocamere a FOV stretto offrono una migliore portata di rilevamento, ma offrono una copertura inferiore. Per questi motivi, un radar in grado di scansionare un FOV completo fino a 10 volte al secondo per un rilevamento più rapido dell’obiettivo è un’opzione efficace. Il risultato è una riduzione dei costi dell’infrastruttura e avvisi tempestivi di avvicinamento delle minacce per gli operatori della sicurezza.

Il radar è, inoltre, progettato per migliorare la precisione di rilevamento e superare i limiti degli altri sensori. Ad esempio, pioggia, nebbia spessa, neve e fumo sono tutti elementi che possono ridurre significativamente le prestazioni delle videocamere, con conseguente riduzione delle prestazioni di videoanalisi di immagini a basso contrasto. Il radar, tuttavia, è progettato per funzionare in tutte le condizioni atmosferiche e non è influenzato da ombre e riflessi luminosi, i quali attivano falsi allarmi solo sui sistemi visivi. Quando gli operatori di sicurezza implementano il radar per aumentare la precisione di rilevamento, sono dotati di informazioni in tempo reale che consentono loro di mantenere al sicuro la propria struttura, le proprie apparecchiature e le persone.

Tracciamento degli obiettivi

Quando gli intrusi si avvicinano a un perimetro da più direzioni, ritardi nel rilevamento o la perdita di visuale possono limitare gravemente la capacità di un operatore di intercettare le potenziali minacce prima che violino il perimetro. Il radar è stato creato appositamente per rilevare, tracciare e mappare il movimento umano o dei veicoli per un tracciamento superiore delle minacce. Offre un tracciamento continuo dell’obiettivo con una precisione di distanza dall’obiettivo entro l’uno per cento. Inoltre, il tempo dal primo rilevamento all’intercettazione dell’intrusione è notevolmente migliorato dalla presenza di un radar, permettendo una risposta più rapida ed efficiente. In alcuni casi, un radar è in grado di rilevare un essere umano in un giorno nebbioso 60 secondi più velocemente rispetto a una termocamera, la quale necessita di una linea visiva per individuare l’intruso.

Un sistema PIDS che si basa esclusivamente su telecamere PTZ per il tracciamento dell’obiettivo, spesso richiede più passaggi di responsabilità per seguirlo efficacemente in un’area estesa. Invece, la capacità di un radar di individuare la geolocalizzazione di un intruso con estrema precisione migliora la capacità di risposta dell’intero PIDS. Il radar indica a ogni PTZ integrato esattamente dove puntare, garantendo meno passaggi da un sensore di tracciamento dell’obiettivo all’altro ed elimina la possibilità di perdere visione sull’obiettivo. Quando si utilizza un radar come l’Elara R-Series, i responsabili della sicurezza possono monitorare 32 obiettivi contemporaneamente e visualizzare una mappa a volo d’uccello con zone di mascheramento sovrapposte, aree di allarme, obiettivi, distanza e tracce dell’obiettivo, il tutto per una maggiore consapevolezza situazionale. Gli utenti finali che sovrappongono più FOV radar ottengono una copertura ininterrotta. La funzione di posizionamento CHIRP intelligente GPS con riferimenti temporali garantisce che i radar Elara R-Series non interferiscano tra loro. La funzione di consolidamento degli obiettivi aiuta a eliminare la confusione e gli allarmi multipli indesiderati, poiché un bersaglio all’interno dell’area di copertura dei fasci del radar sovrapposti verrà visualizzato solo come un singolo obiettivo.

Ridondanza

L’integrazione del radar con più videocamere PTZ aiuta a creare una soluzione a prova di errore. Ad esempio, se una videocamera perdesse un obiettivo a causa di un’ostruzione visiva o di interferenze dovute a scarsa illuminazione, cattivo tempo, luce solare accecante, ombre, riflessi di luce, ecc., un radar continuerebbe a tracciare e fornire la geolocalizzazione dell’intruso alle altre videocamere PTZ. In altre parole, integrando il radar nel PIDS, il sistema è molto meno incline a perdere la posizione degli obiettivi.

Considerazioni su posizione e installazione

Quando si tratta di installazione, l’altezza, la posizione e l’inclinazione del radar possono avere un impatto misurabile sulla sua efficacia all’interno di un PIDS. È importante che gli integratori di sistemi e gli utenti finali siano consapevoli delle migliori pratiche di installazione per ottimizzare le prestazioni del radar. Raggiungere una localizzazione accurata e persistente di più minacce a distanze ottimali in tutte le condizioni atmosferiche e di luce si traduce nel tenere conto di ogni possibile scenario che potrebbe limitare sia i sensori delle telecamere che i sistemi radar. Ecco alcune insidie di installazione da evitare e le strategie di implementazione da adottare:

Disturbo radar

Il disturbo radar (radar cluttering) si riferisce a echi o riflessi non importanti per la funzione di un radar che ne influenzano la sensibilità e le prestazioni. Gli esempi includono oggetti metallici di grandi dimensioni o nelle vicinanze, come camion, edifici e recinzioni metalliche. Gli alberi e i cespugli possono anche assorbire l’energia radar, riducendone la portata e l’efficacia.

Anche il rumore può rappresentare un potenziale problema. Il segnale totale che compete con il ritorno dell’obiettivo, sia elettronico sia delle condizioni ambientali esterne o di entrambi, è il disturbo più il rumore. Il rapporto segnale-rumore, quindi, confronta il livello del segnale desiderato con il livello di rumore di fondo, in modo che un rapporto superiore a 1:1 (maggiore di 0 dB) indichi più segnale che rumore. L’installazione di un radar in una posizione in cui tale rapporto garantisca più segnale che rumore è la premessa di base di questa migliore pratica.

Una posizione di installazione ottimale per qualsiasi sistema radar si basa sulla linea di vista dell’area sotto sorveglianza. La linea di vista di un radar può essere interrotta dalla presenza di edifici, camion, aeromobili o altri grandi oggetti metallici; aree scoperte a causa delle altitudini del suolo, alberi e cespugli, che in alcuni casi sono considerati un fattore stagionale, e altezza e densità dell’erba. Pertanto, la soluzione a questi problemi implica strategie di installazione che tengano conto di ogni circostanza. Per raccomandazioni specifiche, è possibile rivolgersi al rappresentante di vendita locale Teledyne FLIR. Il loro team di tecnici pre-vendita fornisce assistenza per l'ispezione e la progettazione del sito al fine di garantire che il sistema funzioni in modo ottimale quando viene messo in servizio.

Aree con ondulazione

La differenza nell’elevazione del terreno è una delle insidie più comuni che i radar affrontano. Se il terreno è ondulato, inclinato o irregolare, se un raggio radar si estende in una determinata area, non è garantito che il raggio copra ogni zona all’interno della suddetta area. Una combinazione di altezza, inclinazione e stratificazione strategiche del radar può mitigare queste condizioni, riducendo al minimo qualsiasi effetto di disturbo dal suolo e coprendo eventuali punti ciechi sotto il radar.

Un radar troppo alto, ad esempio, rileverà obiettivi alti, lasciando la zona più vicina al terreno scoperta. L’inclinazione errata di un radar ne ridurrà anche la sensibilità, creando così un’interferenza di ritorno a terra, per cui il fascio rimbalza sul terreno. Pertanto, l’altezza e l’inclinazione perfette prendono in considerazione la pendenza dell’area coperta, nonché l'altezza e la posizione dell’area di rilevamento desiderata.

Integrazione dei radar

Un’altra importante strategia per non lasciare alcuna zona scoperta implica un approccio multistrato, in cui più fasci radar vengono sovrapposti utilizzando altezze differenti, o inclinazioni se necessario, al fine di fornire al sistema di gestione video (VMS) una varietà di dati dei sensori che coprono ogni zona all’interno della stessa area. La pianificazione di un’installazione utilizzando, ad esempio, un angolo radente basso con un radar e un angolo più alto o inclinato verso l’alto con un altro, fornirà la massima copertura della stessa area. Gli integratori di sistemi possono anche specificare un'altezza radar per massimizzare il rilevamento di diversi tipi di intrusi. L’altezza consigliata per le applicazioni di sicurezza è da tre a cinque metri, il che aiuta a ridurre il rischio di ostruzione, producendo così una maggiore portata e riducendo al contempo i livelli di disturbo.

Compatibilità VMS

Infine, quando si tratta di implementare il radar per le installazioni di sicurezza, è fondamentale scegliere un radar che si integri con il proprio VMS preferito per facilità d’uso e controllo totale. Senza una stretta integrazione, gli operatori della sicurezza non saranno in grado di accedere o sfruttare tutti i vantaggi del radar, come la mappatura dinamica degli obiettivi simultaneamente. Il monitoraggio del bersaglio basato sulla logica, il passaggio di segnale, la copertura sovrapposta tramite la modalità di fusione e la visualizzazione dei dati richiedono un radar che funzioni insieme al componente VMS.

Principali conclusioni

Grazie a prestazioni affidabili in tutte le condizioni atmosferiche, monitoraggio simultaneo di più obiettivi e capacità di geolocalizzazione, i radar di sicurezza terrestri aggiungono un livello fondamentale di rilevamento delle intrusioni ai sistemi perimetrali. I radar abbinati alle videocamere PTZ possono attivare gli allarmi e guidare queste per un monitoraggio dell’obiettivo semplificato, la verifica visiva delle minacce e tempi di reazione più rapidi. Implementando le migliori pratiche di installazione, il radar fornirà risultati coerenti con una manutenzione minima per un ritorno ottimale dell’investimento.