Voormalige onderzoeksfaciliteiten: Testterrein voor buitendetectiesystemen (1990 – 2005)

Testterrein voor buitendetectiesystemen (1990 – 2005)

Voor het bewaken van objecten met een hoog risico is het soms noodzakelijk om buitendetectie toe te passen teneinde de minimaal benodigde uitsteltijd voor alarmopvolging te realiseren. Om teleurstellingen achteraf bij aanschaf van zo’n systeem zo klein mogelijk te houden, is het van belang een juiste keuze uit dit aanbod te maken. De geschiktheid van deze systemen is immers sterk afhankelijk van de specifieke (buiten)omstandigheden waaronder die systemen worden ingezet. Binnendetectiesystemen hebben dit nadeel veel minder omdat de omstandigheden zich binnen nu eenmaal beter laten regisseren dan buiten. De specificaties voor buitensensoren en IDS’n zijn vaak weinig concreet en vaak gesteld in termen van een “hoge detectiekans”, een “lage kans op valse alarmering”, “niet te misleiden”, etc., veelal gebaseerd op de meest optimale omgevingsomstandigheden. Vergelijking van producten voor een specifieke toepassing is op die grond niet mogelijk.

Om een onafhankelijk oordeel te kunnen geven over zaken zoals bruikbaarheid van zo’n systeem voor specifieke operationele situaties, bedienvriendelijkheid, detectiewaarschijnlijkheid, kans op ongewenste alarmeringen, misleidbaarheid van het systeem, etc. heeft FEL-TNO begin jaren ’90 een indringerdetectiesystemen (IDS)-testfaciliteit gerealiseerd op de Waalsdorpervlakte. Deze testfaciliteit gaf de mogelijkheid om antwoord te kunnen geven op de vraag welk van de op de markt bestaande systemen het meest geschikt en kosteneffectief in een specifieke omgeving zouden kunnen worden toegepast.

Het testterrein is circa 50 meter breed en 100 meter lang. De faciliteit werd voorzien van een aantal camera’s die het hele terrein bestrijken. Op de cameramasten was tevens infraroodverlichting aangebracht zodat ook ‘s-nachts het hele terrein via monitoren bekeken kon worden. Met een aantal videorecorders en een digitaal “time lapse”-recordersysteem konden beelden worden geregistreerd. Omdat het functioneren van alle buiten-IDS’n beïnvloed wordt door de weersomstandigheden, werd het testterrein voorzien van een weerstation waarmee alle relevante meteoparameters voortdurend werden gemeten en vastgelegd. Hiermee werd het mogelijk om bij langdurige testseries het gedrag van systemen bij verschillende weersomstandigheden kwantitatief te bepalen en onderling te vergelijken.

Bij het testen van een IDS werd de alarmuitgang van het systeem aangesloten op een datalogger in de meetcabine die alle alarmeringen registreerde en voorzag van een datum-tijd-groep. De datalogger was voorzien van een aantal kanalen zodat het mogelijk was automatisch meer IDS’n onder dezelfde testomstandigheden te kunnen vergelijken.

In de meeste gevallen worden de volgende IDS eigenschappen van belang geacht:

detectiekans
kans op ongewenste alarmering (false positive)
invloed van omgevingsomstandigheden
detectievolume en detectiebereik
misleidbaarheid
opbouwtijd en inregeltijd bij mobiele IDS’n
bedienvriendelijkheid.

Voor het testen van een IDS of het vergelijken van verschillende IDS’n kunnen zinvolle testscenario’s worden bedacht, afhankelijk van de te onderzoeken eigenschappen. De detectiekans is een statistische grootheid die met een bepaalde betrouwbaarheid kan worden bepaald. Deze betrouwbaarheid neemt toe met het aantal herhalingen van eenzelfde meting. De detectiekansen voor een indringer die een IDS lopend, rollend, kruipend, sluipend, of hollend tracht te verschalken zijn echter allemaal verschillend en zijn bovendien afhankelijk van de omgevingscondities. Het bepalen van de detectiekans van een IDS voor alle indringscenario’s en alle omgevingscondities met een hoge betrouwbaarheid is dus praktisch gesproken onuitvoerbaar aangezien het aantal metingen astronomisch hoog zou worden. Wél kan een goede indicatie verkregen worden van het systeemgedrag voor verschillende scenario’s en kunnen systemen objectief vergeleken worden wanneer identieke tests onder gelijke omgevingsomstandigheden worden uitgevoerd.

Om de arbeidsintensieve inzet van proefpersonen te verkleinen, kon voor bepaalde IDS’n soms relatief eenvoudig een ‘simulatie-indringer’ geconstrueerd worden. Het voordeel daarvan was dat de tests proefpersoon-onafhankelijk werden en dus een grote mate van reproduceerbaarheid waarborgden. Voor een IDS dat bijvoorbeeld functioneerde met relatief lage radiofrequenties kon een bepaalde hoeveelheid zout water in een PVC-omhulsel een persoon simuleren. Voor een IDS dat met hoge (radar) frequenties functioneertde, kon een voorwerp gebruikt worden dat de ‘radar cross-sectie’ van een persoon representeert. Onderstaand is een foto van de testfaciliteit met enkele IDS’n functionerend op microgolffrequenties (radar-IDS).

Enige microgolfdetectiesystemen onder test

Voor dit type sensoren wordt als ‘worst case scenario’ een indringer aangenomen die tracht rollend het IDS te passeren, met de lichaams-as parallel aan de kijkrichting van de radarantenne. Een metalen bol met doorsnede van ca. 30 cm heeft voor dit type IDS bij benadering een even grote ‘radar cross-sectie’ als zo’n indringer. Hieronder een foto die een kunststofrail, haaks opgesteld t.o.v. de antennekijkrichting, toont waarover zo’n bol heen en weer gerold kan worden. Met deze ‘worst case’ gesimuleerde indringer was het betrekkelijk eenvoudig een detectiekans met een goede betrouwbaarheid vast te stellen zonder dat een proefpersoon een uitputtend aantal malen het testterrein heen en weer hoeft te rollen. In de kunststofbaan waren bovendien lichtpoortjes opgenomen om de snelheid van de bol automatisch te meten. Hierdoor kon dus ook eenvoudig worden vastgesteld of en in welke mate de detectiekans afhangt van de snelheid van de indringer en of het IDS bijvoorbeeld te misleiden was bij snelle passage of juist bij zeer langzame passage.

Metalen bol die een “worst case” indringer simuleert

Kennis van de precieze werking van het IDS bood tevens de mogelijkheid om gericht scenario’s te bedenken waarmee het systeem misleid zou kunnen worden. Deze scenario’s konden op het testterrein worden uitgevoerd met de IDS’n.

Evenmin als de detectiekans in absolute zin is vast te stellen, is het eenvoudig om de kans op ongewenste alarmering te bepalen. Ook deze eigenschap is sterk afhankelijk van de specifieke omgevingsomstandigheden en van de principewerking van het IDS. Bij langdurige tests was het echter heel goed mogelijk om na te gaan hoe bepaalde factoren (bijvoorbeeld weersinvloeden) de kans op ongewenste alarmering kwantitatief beïnvloeden. Het correleren van ongewenst alarmeringsgedrag met de meteoparameters kon bijvoorbeeld leiden tot de conclusie dat een bepaald systeem alleen goed bruikbaar zou zijn (op grond van een kwantitatief criterium) tot windkracht X en/of dat het niet werkt bij rijpvorming. Hieruit konden bovendien adviezen volgen voor het gebruik van een combinatie van systemen die complementair zouden zijn voor de specifieke gebruikersomstandigheden.

De faciliteit is tot circa 2005 operationeel gebruikt.

Met dank aan

De basis voor deze bijdrage is ontleend aan een artikel van ir. H.A. van Hoof uit 1999.