Documento técnico: Cómo aplicar el radar de seguridad terrestre a los sistemas perimetrales

Ventajas tecnológicas del radar y mejores prácticas para un rendimiento óptimo

Introducción

Desde el punto culminante de la Segunda Guerra Mundial, la tecnología de detección y localización por radio (radar, por sus siglas en inglés) ha influido significativamente en los conflictos militares en todo el mundo. Presentada por primera vez en los Estados Unidos en 1934, esta tecnología de detección y seguimiento por radio, que utiliza microondas para determinar el alcance, el ángulo y la velocidad de los objetos, también evolucionó de forma independiente en varias naciones a mediados de la década de 1930, lo que culminó en los sistemas de radar totalmente integrados en barcos y en entornos terrestres que definieron conflictos tras el final de la guerra. Desde entonces, el radar se ha utilizado en una amplia gama de industrias debido a su capacidad para mapear dinámicamente el movimiento humano y de vehículos, y proporcionar advertencias tempranas de actividad de intrusos. En los últimos años, su integración en los sistemas de seguridad física ha mejorado la protección de los activos en ubicaciones de infraestructuras críticas.

Los sistemas de detección de intrusiones perimetrales (PIDS, por sus siglas en inglés) suelen emplear soluciones basadas en cámaras para supervisar perímetros u otras áreas de importancia, pero las condiciones ambientales y de imagen adversas pueden impedir el rendimiento de los sensores de cámara tradicionales. El radar aborda estos problemas, detectando intrusos las 24 horas del día, los 7 días de la semana, incluso en condiciones meteorológicas adversas y situaciones con poca o ninguna luz. Mediante la integración de un radar comercial terrestre (el Teledyne FLIR Elara^™ Serie R, por ejemplo), como otro sensor esencial dentro de un PIDS para complementar cámaras visibles y térmicas, los gestores de seguridad maximizan la cobertura de detección, reciben advertencias tempranas de amenazas y obtienen información sobre la posición de amenazas para una solución de seguridad integral completa.

Elementos básicos del radar

El funcionamiento básico de un sistema de radar implica transmitir una señal electromagnética de alta frecuencia hacia la ubicación de un objetivo esperado y, a continuación, medir la radiación de sus reflejos. Estas mediciones incluyen el retardo entre la energía transmitida y recibida proporcional al rango y el cambio de frecuencia entre la transmisión y la recepción (TX y RX, respectivamente) proporcional a la velocidad relativa, así como el ángulo y la velocidad del ángulo disponibles a través de las mediciones de la antena y el estabilizador para determinar la ubicación de objetos extraños.

Es decir, a medida que un radar toma una imagen instantánea del área, aprende el entorno fijo. Después de grabar varios escaneos, el radar compara la imagen más reciente con el entorno fijo y señala lo que es diferente. En la siguiente revolución, mide cualquier cambio en la ubicación de cualquier anomalía y, si la diferencia cumple uno o más de los criterios para un intruso, genera una alarma.

Cuando se integra con un sofisticado software de gestión, el radar muestra estos datos en un mapa dinámico, proporcionando información en tiempo real a cualquier personal de seguridad que monitorice el dispositivo; a continuación, envía coordenadas a las cámaras integradas e inicia la funcionalidad de apuntar, utilizando las cámaras para la evaluación visual de intrusos. Esta capa de sensores de detección de intrusión permite la redundancia y previene falsas alarmas al verificar eventos de intrusión con dos puntos de datos; también prioriza múltiples objetivos para proporcionar cámaras de pan-tilt-zoom (PTZ) con lógica, como “seguir al más cercano”) o “seguir al más lejano”), eliminando al operador de la ecuación y permitiendo que el personal centre su tiempo en los esfuerzos de respuesta.

Las cámaras PTZ, como la FLIR Triton Serie PT, son cruciales para la protección perimetral. Sin embargo, la incorporación de un radar garantiza una cobertura total del área en condiciones ambientales difíciles.

De militar a comercial

Durante años, el radar se utilizó principalmente como tecnología militar emitida por el gobierno para la vigilancia terrestre, el control de misiles, el control de incendios, el control del tráfico aéreo (ATC), indicar objetivos móviles (MTI), la ubicación de armas y la búsqueda de vehículos. La unidad de Gobierno y Defensa de Teledyne FLIR desarrolló la línea Ranger de radares de corto, medio y largo alcance para la industria de la defensa. Este potente conjunto de sistemas de radar incluye dispositivos con cobertura vertical, baja velocidad de detección mínima y algoritmos para supervisar un área de cobertura hasta cuatro veces por segundo, 24 horas al día, 7 días a la semana, así como detectar y rastrear hasta 512 amenazas terrestres y aéreas simultáneamente en prácticamente cualquier condición meteorológica, y tanto de día como de noche. Estos radares resistentes y fiables están diseñados para abordar cualquier necesidad imaginable de vigilancia perimetral de grado militar.

A medida que el uso del radar se expandía a otras aplicaciones, como las comerciales, industriales, de viajes, de infraestructura civil e infraestructura crítica, Teledyne FLIR vio la necesidad de añadir una solución rentable y de alto rendimiento a su amplia cartera de soluciones de seguridad física.

Estos radares comerciales ofrecen a los usuarios finales una ventaja estratégica inestimable: un sistema del tamaño adecuado diseñado para ofrecer un rendimiento técnico de alto nivel a la vez que aumenta la accesibilidad a una gama más amplia de aplicaciones comerciales. Las diferencias clave entre los radares FLIR Ranger y Elara Serie R incluyen la cobertura, la clasificación y, lo que es más notable, el uso del Elara Serie R de una menor frecuencia y salida de potencia de señal. Esto agiliza el proceso de integración, lo que la convierte en una opción atractiva para los clientes que crean sistemas civiles de monitorización perimetral.

Aplicaciones óptimas

La tecnología de radar ha recibido una mayor atención en los sectores comerciales y de seguridad, especialmente en infraestructuras críticas. Para ayudar a comprender el buen rendimiento del radar de aplicaciones, consulte estos cuatro ejemplos de casos de uso en los que el radar proporciona valor añadido para la protección perimetral.

• Subestaciones: Según CIGRE, el 88 % de las subestaciones experimentan al menos un robo cada año. Para los servicios eléctricos, cuyas subestaciones rurales a menudo no cuentan con personal de seguridad a tiempo completo, la detección temprana de intrusiones es crítica para la prevención de delitos. El radar puede detectar a un intruso mucho antes de que llegue a la línea de vallado, lo que permite a un oficial de seguridad remoto revisar rápidamente las alarmas, verificar las amenazas examinando las imágenes de vídeo y enviar a la policía antes de que la situación empeore y se saboteen los equipos.
• Centros de datos: Según el Informe del Estado del Centro de Datos de 2020, el 50 % de los encuestados afirmaron que la mayor preocupación de seguridad incluía “amenazas humanas externas”. Por lo general, para las ubicaciones de centros de datos de grandes empresas, se construyen varios centros de datos dentro de un único perímetro en un entorno remoto. La integración del radar en un PIDS garantiza que todas las áreas críticas se supervisan para que ninguna amenaza pase inadvertida.
• Aeropuertos: Para grandes aeropuertos cuyos perímetros abarcan varios kilómetros, los gestores de seguridad pueden implementar el radar y experimentar el beneficio combinado de un rango de detección sólido y una cobertura de área amplia. Para los aeropuertos que son demasiado grandes como para que el ojo humano o el ojo digital los puedan vigilar, o donde hay actividad las 24 horas del día, los 7 días de la semana, el radar ofrece una ventaja estratégica en su capacidad para supervisar el perímetro y la pista durante todo el día.
• Centros penitenciarios: Un desafío clave al que se enfrentan muchas prisiones es la facilidad con la que una persona puede acercarse a una línea de vallado y lanzar paquetes de contrabando en el recinto penitenciario. Sin embargo, el radar puede supervisar un perímetro de forma continua, y notificar al personal de seguridad de cualquier persona que se aproxime a la línea de vallado para obtener una respuesta en tiempo real.

Beneficios tecnológicos

A medida que los radares de seguridad son cada vez más utilizados en diversos sectores, es importante considerar por qué el radar podría beneficiar a su aplicación específica.

Monitorización de área amplia

Con un amplio campo de visión (CDV) y detección de largo alcance, el radar proporciona una verdadera protección de área amplia y una percepción del entorno mucho más allá de la línea de vallado. El radar está diseñado para supervisar eficazmente grandes áreas abiertas. En situaciones en las que habría que instalar varias cámaras para cubrir un CDV de 90 grados, instalar un solo radar de seguridad junto con cámaras térmicas y visibles podría ofrecer la misma cobertura con un alcance de detección muy superior al de cualquier cámara visual o térmica. En el caso del nuevo Elara Serie R, el modelo R-290 detecta vehículos a hasta 400 metros y personas a hasta 200 metros de distancia, mientras que los modelos R-190 detectan vehículos a hasta 300 metros y personas a hasta 125 metros de distancia.

El FLIR Elara Serie R montado sobre una cámara térmica PTZ multiespectral FLIR Elara DX. La unidad de radar puede detectar vehículos a hasta 400 metros y personas a hasta 200 metros de distancia (modelo R-290).

Para lograr la monitorización de área amplia, algunos clientes de seguridad optan por aumentar el número de cámaras de CDV amplio instaladas in situ. Esto presenta sus propias dificultades. Las cámaras con objetivos gran angular tienen un alcance significativamente menor, lo que reduce los tiempos de alarma posteriores. Por el contrario, las cámaras de CDV estrechas ofrecen un mejor alcance de detección, pero menos cobertura. Por estos motivos, un radar capaz de escanear un CDV completo hasta 10 veces por segundo para una detección de objetivos más rápida es una opción eficaz. El resultado es la reducción de los costes de infraestructura y las alertas tempranas de las amenazas que se aproximan para los operadores de seguridad.

El radar también está diseñado para mejorar la precisión de detección y superar las limitaciones de otros sensores. Por ejemplo, la lluvia, la niebla intensa, la nieve y el humo pueden reducir significativamente el rendimiento de las cámaras, lo que se traduce en imágenes de bajo contraste que disminuyen el rendimiento analítico del vídeo. Sin embargo, el radar está diseñado para funcionar en todas las condiciones meteorológicas y no se ve afectado por las sombras y reflejos de luz, que activan falsas alertas en sistemas solo visuales. Cuando los operadores de seguridad implementan el radar para aumentar la precisión de la detección, tienen la capacidad de contar con información en tiempo real que les permite mantener seguras sus instalaciones, equipos y personas.

Seguimiento de objetivos

Cuando los intrusos se acercan a un perímetro desde múltiples direcciones, la detección retardada o la pérdida de elementos visuales pueden limitar gravemente la capacidad del operador para interceptar posibles amenazas antes de que penetren el perímetro. El radar está diseñado específicamente para detectar, seguir y mapear el movimiento humano o de vehículos para un seguimiento superior de las amenazas. Ofrece un seguimiento continuo del objetivo con una precisión de distancia al objetivo del uno por ciento. Además, el tiempo desde la primera detección hasta que se intercepta la intrusión mejora drásticamente con un radar, lo que permite una respuesta más rápida y eficaz. En ciertas ocasiones, un radar que detecta a un humano en un día de niebla ocurre hasta 60 segundos más rápido de lo que necesitaría una cámara térmica para ver al intruso en su línea de visión.

Un sistema PIDS que depende únicamente de cámaras PTZ para el seguimiento de objetivos a menudo necesita múltiples transferencias para seguir de forma efectiva un objetivo en un área grande. Sin embargo, la habilidad de un radar de ubicar la geolocalización de un intruso con extrema precisión mejora toda la capacidad de respuesta del PIDS. El radar indica a cada cámara PTZ integrada dónde apuntar exactamente, garantizando menos transferencias de un sensor de seguimiento de objetivo a otro y eliminando la posibilidad de una pérdida visual sobre el objetivo. Cuando se utiliza un radar como el Elara Serie R, los gestores de seguridad pueden realizar un seguimiento de 32 objetivos simultáneamente y ver un mapa a vista de pájaro con zonas de enmascaramiento superpuestas, áreas de alarma, objetivos, alcance y seguimientos de objetivos para una mayor percepción de la situación. Los usuarios finales que superponen varios CDV de radar obtienen una cobertura ininterrumpida. La asignación inteligente de franjas CHIRP con marca de tiempo del GPS garantiza que los radares Elara Serie R no interfieran entre sí. La función de consolidación de objetivos ayuda a eliminar la confusión y las alarmas múltiples no deseadas, ya que un objetivo dentro del área de cobertura de los rayos de radar superpuestos solo se mostrará como un único objetivo.

Redundancia

La integración del radar con varias cámaras PTZ ayuda a crear una solución a prueba de fallos. Por ejemplo, si una cámara perdiera un objetivo debido a una obstrucción visual o interferencia de una mala iluminación, mal tiempo, luz solar cegadora, sombras, reflejos de luz, etc., un radar seguiría rastreando y proporcionando la geolocalización de un intruso a las otras cámaras PTZ. En otras palabras, al integrar el radar en su PIDS, es mucho menos probable que el sistema pierda la ubicación del objetivo.

Consideraciones de ubicación e instalación

Cuando se trata de la instalación, la altura, la ubicación y la inclinación del radar pueden afectar de forma medible a la eficacia de un radar dentro de un PIDS. Es importante que los integradores de sistemas y los usuarios finales conozcan las mejores prácticas de instalación para optimizar el rendimiento del radar. Lograr una localización precisa y persistente de múltiples amenazas en rangos óptimos en todas las condiciones meteorológicas y lumínicas se reduce a tener en cuenta todos los posibles escenarios que podrían limitar tanto los sensores de la cámara como los sistemas de radar. Estos son algunos de los problemas de instalación que hay que evitar, así como las estrategias de implementación que se deben adoptar:

Enturbiamiento del radar

El enturbiamiento del radar se refiere a ecos o reflejos que no son importantes para la función de un radar, y que afectan a su sensibilidad y rendimiento. Los ejemplos incluyen objetos metálicos grandes o cercanos como camiones, edificios y vallas de cadena. Los árboles y los arbustos también pueden absorber la energía del radar, reduciendo su alcance y efectividad.

El ruido también puede suponer un posible problema. La señal total que compite con el retorno objetivo, ya sea en condiciones ambientales electrónicas, externas o ambas, es enturbamiento más ruido. La relación señal-ruido compara entonces el nivel de la señal deseada con el nivel de ruido de fondo, de manera que una relación superior a 1:1 (superior a 0 dB) indica más señal que ruido. La instalación de un radar en una ubicación en la que esa relación garantiza más señal que ruido es la premisa básica de esta práctica recomendada.

El lugar de instalación óptimo para cualquier sistema de radar se basa en la línea de visión del área vigilada. La línea de visión de un radar puede verse interrumpida por la presencia de edificios, camiones, aeronaves u otros objetos metálicos grandes; áreas sin cubrir debido a elevaciones del suelo; árboles y arbustos, que en algunos casos se consideran un factor estacional; y altura y densidad del césped. Por lo tanto, la solución a estos problemas implica estrategias de instalación que tienen en cuenta cada circunstancia. Para obtener recomendaciones específicas, consulte a su representante de ventas local de Teledyne FLIR. Su equipo de técnicos de preventa proporciona asistencia en la inspección y el diseño del sitio para garantizar que su sistema funcione bien cuando se ponga en marcha.

Áreas con ondulación

Una diferencia en la elevación del suelo es uno de los escollos más comunes a los que se enfrentan los radares. Si el suelo es ondulado, inclinado o desigual, incluso si un radar se extiende a través de un área determinada, no se garantiza que su haz cubra todas las zonas dentro de esa área. Una combinación de altura, inclinación y capas estratégicas del radar puede mitigar estas condiciones al minimizar cualquier efecto de desorden del suelo y cubrir cualquier punto ciego bajo el radar.

Si coloca un radar demasiado alto, por ejemplo, detectará objetivos altos, dejando la zona más cercana al suelo sin cubrir. Si se inclina un radar incorrectamente, también se reducirá la sensibilidad de este al crear interferencias de retorno del suelo, donde el haz rebota en la tierra. Por lo tanto, la altura y la inclinación perfectas tienen en cuenta la pendiente del área cubierta, así como la altura y la ubicación del área de detección deseada.

Integración de radares

Otra estrategia importante que no deja ninguna zona sin cubrir implica un enfoque multicapa, en el que varios radares se superponen con diferentes alturas, o se inclinan si es necesario, para proporcionar a un sistema de gestión de vídeo (VMS, por sus siglas en inglés) una variedad de datos de sensores que cubren cada zona en la misma área. Si se planifica una instalación con un ángulo de rozamiento bajo, por ejemplo, con un radar y un ángulo inclinado más alto o hacia arriba con otro, proporcionará una cobertura máxima de la misma área. Los integradores de sistemas también pueden especificar la altura de un radar para maximizar la detección de diferentes tipos de intrusos. La altura recomendada para las aplicaciones de seguridad es de tres a cinco metros, lo que ayuda a reducir el riesgo de obstrucción, ofreciendo más alcance al tiempo que se reducen los niveles de enturbiamiento.

Compatibilidad con VMS

Por último, cuando se trata de implementar un radar para instalaciones de seguridad, es fundamental elegir uno que se integre con su VMS preferido para facilitar el uso y el control total. Sin una estrecha integración, los responsables de la seguridad no podrán utilizar ni aprovechar todos los beneficios del radar, como el mapeo dinámico de los objetivos simultáneamente. El seguimiento objetivo basado en la lógica, la transferencia, la cobertura superpuesta a través del modo de fusión y la visualización de datos requieren un radar que funcione en consonancia con su componente VMS.

Principales conclusiones

Con un rendimiento fiable en todas las condiciones meteorológicas, un seguimiento simultáneo de múltiples objetivos y capacidad de geolocalización, los radares de seguridad terrestres añaden una capa crítica de detección de intrusiones a los sistemas perimetrales. Los radares emparejados con cámaras PTZ pueden activar alarmas y guiar estas cámaras para agilizar el seguimiento de objetivos, verificar visualmente las amenazas y acelerar el tiempo de reacción. Mediante la implementación de las mejores prácticas de instalación, el radar ofrecerá resultados coherentes con un mantenimiento mínimo para un retorno óptimo de la inversión.