А.К ЛобашевНелинейные радиолокаторы и особенности их применения для поиска закладных устройствИст: журнал «Специальная техника №6», 2016г.

Nbsp;

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По профессиональному модулю ПМ02

Междисциплинарный курс: МДК 02.03. «Програмно-аппаратные средства защищенных телекоммуникационных систем»

Тема: «Современные средства нелинейной радиолокации»

специальность: 10.02.02 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»

(код и наименование специальности)

ГБПОУ.КС54.ИТС.11-6.24

Выполнила

студентка группы ИТС 11-6

Тищенко Т.В.

«__»___2018г./____________/

дата / подпись

Проверил

руководитель проекта

Самойлов А.Н.

«__» ___ 2018г./____________/

дата / подпись

Москва 2018

Оглавление.

Введение……………………………………………………………………………3

Глава 1 Теоретические основы нелинейной радиолокации…………………….5

1.1 История открытия эффекта нелинейной радиолокации …………………....5

1.2 Теоретические основы нелинейной радиолокации……………………….....6

Глава 2 Современные средства нелинейной радиолокации в сфере защиты информации………………………………………………………………………...10

2.1 Применение нелинейной радиолокации в современных системах обнаружения……………………………………………………………………......10

2.2 Устройства СЗИ основанные на принципе нелинейной радиолокации………………………………………………………………………20

Заключение………………………………………………………………………...29

Список литературы………………………………………………………………..30

Введение

С развитием информационных технологий стали увеличиваться и угрозы съёма информации. Часто наблюдаются случаи применения устройств аудио-, видеоинформации. Многие подобные приборы и устройства генерируют электромагнитные излучения (ЭМИ), что их демаскирует, однако некоторые из них могут находиться в режиме покоя (без ЭМИ), что затрудняет их обнаружение.

В данной работе рассматриваются вопросы теории нелинейной радиолокации, приводится краткая характеристика методов и эффектов НРЛ, дающих практический эффект.

На практике используются разнообразные электронные устройства съема информации, не являющиеся радиопередатчиками.Устройства, созданные на базе НРЛ могут обнаруживать такие устройства. В этом и заключается сильная сторона нелинейного локатора, который может не просто обнаруживать, но и определять местоположение любых электронных устройств, независимо от того, работают они или нет.

Визуальный осмотр, анализаторы спектра, детекторы поля, панорамные радиоприемники могут оказаться неэффективными при поиске запоминающих устройств (ЗУ), не использующих радиоканал для передачи информации.

Нелинейный радиолокатор (НЛР) обнаруживает только радиоэлектронную аппаратуру, и в отличие от линейного радиолокатора (ЛРЛ), не реагирует на помехи, возникающие в результате отражений от окружающих предметов (обладает высокой избирательностью).

Актуальностьобусловлена тем, что существующие подходы, основанные на одночастотном воздействии на объект с последующим анализом продуктов нелинейного преобразования на 2-й и 3-й гармониках, подошли к границе технической реализуемости. Устройства на принципах НЛР дают гарантию обнаружения посторонних радиоэлектронных объектов локационными методами даже при отсутствии активного излучения.

Целью данной работы является изучение современных средств построенных на принципах НРЛ в области защиты информации (ЗИ).

Задачами данной работы являются:

1. Ознакомление с теоретическими основаминелинейнойрадиолокациии принцип действия.Раскрытие теоретических принципов действия нелинейной радиолокации.

2. Раскрытие понятий современных средств, принципов и реализации нелинейной радиолокации в сфере защиты. Применение нелинейной радиолокации в современных системах обнаружении.

3. Применение устройств, построенных по принципам НРЛ на практике. Устройства СЗИ основанные на принципе нелинейной радиолокации.

Глава 1 Теоретические основы нелинейной радиолокации.

1.1 История открытия эффекта нелинейной радиолокации.

Эффекты, лежащие в основе нелинейной радиолокации, известны еще с сороковых годов XX века. Эффект «ржавого болта», приводящий к помехам при работе мощных коротковолновых судовых радиостанций, при рассмотрении взаимодействия электромагнитного поля и нелинейного перехода на основе металлического контакта подвергалось анализу преобразования частоты для третьей гармоники. В 70-х гг. прошлого векаинтенсивность исследований резко возросла. В печати появились первые данные о создании опытного образца американской нелинейной радиолокационной станцией (РЛС) METTRA с мощностью излучения 1 кВт, несущей частотой 750 МГц и частотой следования импульсов 10 кГц. Были приведены результаты экспериментальных исследований локатора METTRA на третьей гармонике для обнаружения с вертолета замаскированной бронетанковой техники. В приведены теоретические расчеты и экспериментальные исследования с этим локатором для наклонного зондирования объектов в приповерхностном слое. Аналогичные работы велись и в России. Исследования методов и средств нелинейной локации в это время проводились, прежде всего, с целью создания приборов для обнаружения металлических объектов, скрытых от непосредственных наблюдения.

С тех пор исследованиям методов нелинейной радиолокации и разработке нелинейных радиолокаторов посвящено много работ. Исследования по проблеме нелинейной локации в те годы, например, сводились, прежде всего, к определению нелинейной эффективной поверхности рассеяния металлического контакта а и ее зависимости от плотности потока падающей мощности P_пад. Это научно-техническое направление интенсивно развивается. Но с начала 80-х гг. публикации иностранных исследователей по проблеме нелинейной локации резко сократились. Однако работы российских исследования показали, что экспериментальные значения основных характеристик созданных к этому времени нелинейных локаторов, прежде всего - дальности обнаружения на второй гармонике - не совпадают с расчетами на основе наиболее распространенных моделей нелинейного преобразования электромагнитного поля для третьей гармоники. Этот эмпирический факт требует уточнения моделей и методик теоретических расчетов для основных качественных и количественных характеристик нелинейных радиолокаторов.

1.2 Теоретические основы нелинейной радиолокации.

Для большинства искусственных (технических) объектов проявляется эффект нелинейного рассеяния радиоволн. Использование этого эффекта в радиолокации дает дополнительные возможности для обнаружения технических, прежде всего - радиоэлектронных, объектов и селекции рассеянных ими сигналов на фоне мешающих отражений от местных предметов и подстилающей поверхности. Объекты, обладающие такими нелинейными свойствами, получили название нелинейныхрассеивателей. Это устройства либо имеющие в своем составе контактирующие металлические части, в месте соприкосновения которых образуется структура металл-окисел-металл, обладающая нелинейными свойствами, либо содержащие полупроводниковые p-n переходы (диоды, транзисторы, микросхемы).

Уникальные возможности нелинейной радиолокации обусловили широкий спектр и быстро растущее количество ее приложений. Это связано с развитием средств радиолокационной техники, позволившим обеспечить необходимые энергетические и диапазонные требования при исследовании эффекта нелинейного рассеяния электромагнитных волн. Суть этого эффекта заключается в том, что некоторые объекты или их элементы при облучении электромагнитными волнами обладают способностью генерировать спектральные составляющие, отсутствующие в спектре падающего потока электромагнитного излучения. Избирательный прием этих составляющих позволяет расширить возможности нелинейных радиолокаторов по сравнению с обычными РЛС, использующими линейно-отраженный сигнал.

В одной из первых публикаций по использованию эффекта нелинейного рассеяния электромагнитных волн в радиолокациирассматривается радиолокатор ближнего действия для быстрого, незаметного и надежного осмотра людей, например, в аэропортах с целью обнаружения спрятанного оружия и другого оснащения террористов. В таких радиолокаторах используется преобразование зондирующего сигнала нелинейностями, образованной контактом металлов. В описаны устройства для обнаружения объектов и измерения расстояний до них с использованием эффекта нелинейного рассеяния электромагнитных волн при отражении падающей волны на третьей гармонике зондирующего сигнала. Подчеркивается, что нелинейные РЛС могут использоваться для обнаружения спрятанных в лесу, под землей или водой металлических конструкций, а также движущихся объектов, на которых возникают случайные контакты электропроводящих элементов конструкций.

В последнее время большое внимание уделяется исследованию возможностей реализации эффекта нелинейного рассеяния радиоволндля поиска и обнаружения электронных устройств негласного несанкционированного съема информации. Такими устройствами пользуются технические средства акустической и видовой разведок, радио- и радиотехнической разведки, системы и средства съема информации с проводных и кабельных линий связи. Заметное увеличение объемов информации, циркулирующей в каналах и сетях электросвязи, а также ощутимый прогресс в технике несанкционированного доступа к такой информации, выдвигают в разряд актуальных новые проблемы информационной безопасности. Эффективному решению этой проблемы также способствует развитие методов и средств нелинейной радиолокации.

Свойство электропроводящих материалов отражать радиоволны было положено в основу радиолокационного обнаружения. Этими свойствами в полной мере обладают электронные средства перехвата информации. Поскольку для опознавания объектов используются нелинейные свойства полупроводниковых схемных элементов, данный вид локации назвали нелинейной, а приборы - нелинейными локаторами. Появление нелинейных радиолокаторов позволило обнаруживать и отличать объекты, содержащие полупроводниковые элементы (полупроводниковые триоды, диоды и т.п.) от металлических элементов. Это позволяет существенно упростить поисковые мероприятия по обнаружению различных закладных устройств и других средств СТС.

Антенна нелинейного локатора (НЛ) облучает объект для определения наличияв нем электронных компонентов. Когда ВЧ сигнал облучает полупроводниковые соединения (диоды, транзисторы и т.д.), он возвращается на гармонических частотах сопределенными уровнями, благодаря нелинейным характеристикам соединения (рис.1).Однако ложные срабатывания также могут иметь при этом место, из-за того, чтоместа соединения двух различных металлов МОМ(металл-окисел-металл) или коррозионные металлические конструкции также вызывают гармонический отраженный сигнал вследствие своих нелинейных характеристик. Поэтому выявление 2-й и 3-ей гармоник в отраженном сигнале не является достаточным условием обнаружения ЗУ. Такие соединения мы будем называть ложными.

Рис 1.Cхемотехническое изображение характеристик МОМ соединения.[1]

Нелинейностью полупроводниковых приборов (ПП) обусловлено появление отраженных гармоник в излучаемом радиолокационной станцией сигнале (рис. 2). В результате нелинейного преобразования электрического сигнала, индуцируемого в элементах схемы ЗУ высокочастотным полем локатора, образуется сигнал, в спектре которого присутствуют кроме основной частоты и ее кратные гармоники с частотами 2f, 3f и т. д. Так как амплитуда гармоник резко убывает с увеличением ее номера, то при работе НРЛ используют 2-ю и 3-ю гармоники. При этом, амплитуда во многом гармоник зависят от характера нелинейности электрорадиоэлементов, входящих в состав ЗУ и мощности излученного электромагнитного поля.

Рис. 2 Схемотехническое изображение характеристик ПП соединения.[2]

«Условно» ПП соединения и МОМ-диоды можно представить следующим образом. Два одинаковых правильных куба совмещенных вместе - это будет ПП соединение. МОМ-диод - ложное соединение, больше похожее на две неравномерные фигуры, каждая из которых касается другой лишь в некоторых гладких местах.

Глава 2 Современные средства нелинейной радиолокации в сфере защиты информации.

2.1 Применение нелинейной радиолокации в современных системах обнаружения.

Одной из наиболее сложных задач в области защиты информации является поиск внедренных ЗУ, не использующих радиоканал для передачи информации, а также радиозакладок (рис.3), находящихся в пассивном (неизлучающем) состоянии. Традиционные средства выявления такие, как панорамные радиоприемники, анализаторы спектра или детекторы поля, в этом случае оказываются неэффективны. Визуальный осмотр также не гарантирует обнаружение подобных ЗУ, так как современные технологии позволяют изготовлять их с любым видом камуфляжа, прятать в элементах строительных конструкций и интерьера.

Рис. 3. Радиозакладка.[3]

Принцип работы НРЛ близок к принципу работы радиолокационных станций, широко применяемых для наблюдения различных объектов. При работе НРЛ излучает высокочастотный сигнал, который легко проникает во многие материалы, мебель, может проходить (с ослаблением) через внутренние перегородки помещений, бетонные стены и полы, отражается от исследуемой поверхности и принимается приемником НРЛ. Существенное отличие заключается в том, что если приемник радиолокационной станции принимает отраженный от объекта эхо-сигнал на частоте излучаемого сигнала, то приемник НРЛ принимает кратные гармоники гармоники отраженного сигнала (2f, 3f). Но наличие нелинейности характерно не только для ПП радиоэлектронных средств, но и для контактов между металлическими предметами с пленкой окислов на поверхности.

Для понимания принципа работы НРЛ, представляется необходимым привести простейшие математические модели для ПП соединений и МОМ диодов. Отметим, что по структуре ПП соединения и МОМ-диоды различны по свойствам. ПП соединения имеют достаточно однородные свойства и в отличие от МОМ-диодов, их характеристики описываются достаточно «строгой» математической моделью. Приведенная ниже формула описывает вольт-амперные характеристики ПП диода, который является простейшей моделью нелинейного соединения:

Где I – ток, – ток прибоя, q – заряд электрона, V – напряжение, k – постоянная Больцмана и T – температура.

Несмотря на большое различие среди ПП приборов, все они обладают достаточно «чистыми», предсказуемыми характеристиками. Для ПП соединений приведенная выше формула описывается кривой (рис. 1). Для МОМ-диодов эта кривая «непредсказуема» и не может быть описана строгой формулой. Тем не менее, с определенной долей погрешности, вольт-амперную характеристику МОМ-диодов в большинстве случаев можно считать (рис. 2) достаточно симметричной.

Эффективность выявления радиоэлектронных устройств по признаку наличия нелинейных элементов определяются не только техническими параметрами аппаратуры, но и свойствами обследуемого объекта. Также отклики на гармониках сигнала облучения создаются не только специальными полупроводниковыми приборами, но и различными металлическими элементами конструкций, которые контактируют между собой.

Принцип работы нелинейных радиолокаторов основан на разнице “отклика” - переизлучения объектом гармоник падающего на него излучения первой гармоники нелинейного радиолокатора.

В зависимости от начинки объекта изменяется и величина (мощность) четных и нечетных гармоник переизлучаемого сигнала.

Анализ технических характеристик и ассортимента выпускаемых радиолокаторов позволяет утверждать, что большинство выпускаемых в настоящее время нелинейных локаторов работают на основной частоте в диапазоне 850–1000 МГц. В представленных радиолокаторах преимущественно используется импульсный режим излучения со значениями пиковой мощности зондирующего сигнала от единиц до сотен ватт. Продукты нелинейного рассеяния наблюдаются на 2-й и 3-й гармониках тестового воздействия. В одном из выпускаемых нелинейных локаторов реализован режим измерения нелинейных искажений при воздействии двухчастотного зондирующего сигнала пиковой мощностью 120–150 Вт, что эквивалентно, по утверждению разработчиков, пиковой мощности 480–600 Вт для локатора с одночастотным режимом.Ключевые задачи нелинейной радиолокации на ее текущей стадии развития можно свести к следующим:

• повышение чувствительности нелинейных локаторов к продуктам нелинейного рассеяния;

• увеличение дальности обнаружения цели;

• обеспечение высокого пространственного разрешения нелинейных объектов;

• классификация объектов по параметрам нелинейного отклика.

Существующие подходы, основанные на одночастотном воздействии на объект с последующим анализом продуктов нелинейного преобразования на 2-й и 3-й гармониках, подошли к границе технической реализуемости: переносные нелинейные радиолокаторы обеспечивают пиковую мощность в импульсе до 700 Вт при чувствительности приемников на гармониках сигнала до минус 120 дБм. Дальнейшее повышение тактико-технических характеристик нелинейных локаторов сопряжено с использованием новых типов тестовых воздействий, алгоритмов и аппаратуры для обработки продуктов нелинейного преобразования сигналов.

В основе предлагаемого подхода лежит способ исследования нелинейных свойств объектов в режиме сверхширокополосного импульсного воздействия. Разработаны измерительный комплекс и измерительный прибор для анализа временных и частотных характеристик цепей, а также характеристик нелинейности преобразования сигналов, в том числе с использованием упомянутого способа. Разработаны устройства формирования и обработки сверхширокополосных сигналов пикосекундной длительности для задач нелинейной рефлектометрии. Разработаны и реализованы измерительные установки для исследования характеристик нелинейности объектов при воздействии сверхширокополосными тестовыми сигналами с фронтами пикосекундной длительности. Показано, что применение метода нелинейнойрефлектометрии при исследовании характеристик СВЧ-цепей в пикосекундном диапазоне позволяет выделить и локализовать во времени отклики объектов, осуществляющих линейное и нелинейное преобразованиесигналов. Достигнутые научно-практические результаты в данной области позволили предложить использовать данный подход для задач сверхширокополосной нелинейной радиолокации. Сущность предлагаемого подхода состоит в воздействии на объект последовательностью сверхширокополосных тестовых сигналов. Число таких сигналов – два или более. Первый из сигналов является референсным (опорным), второй и последующие – результатом фазовой (амплитудной)обработки первого по известному закону. Под характеристикой нелинейности понимается набор временных зависимостей разностей отклика исследуемого объекта нареференсное тестовое воздействие исвертки обратного преобразования Фурье от отношения спектров отклика объекта на n-е воздействие c функцией тестового воздействия :

Для оценки эффективности использования предложенного подхода в решении задач нелинейной радиолокации разработана модель экспериментальной установки в среде численного электромагнитного моделирования, представляющая собой две встречно расположенных сверхширокополосных (СШП) антенны на заданном расстоянии 1 м, в центре между которыми установлен нелинейный отражатель. Внешний вид модели приведен на рис.4.

Рис. 4. Модель экспериментальной установки: приемная (1) и передающая (2) антенны, отражатель (3) и нелинейный элемент (4).[4]

Для использования в составе экспериментальной установки была спроектирована сверхширокополосная антенна Вивальди со следующими параметрами:– коэффициент стоячей волны напряжения в полосе 1,2–10 ГГц не более 1,5;– уровень боковых лепестков диаграммы направленности: –6, −13,7 и −5 дБ, на частотах 1, 5 и 10 ГГц соответственно; – ширина основного лепестка диаграммы направленности по уровню −3 дБ на частотах 1, 5 и 10 ГГц составляла: 65, 33 и 18 град. Разработан сверхширокополосный отражатель в виде печатного диполя с вибраторами, вырождающимися в окружности. Диаметр окружностей 35 мм, подложка отражателя – стеклотекстолит FR4, расчетный коэффициент стоячей волны на входе в полосе от 1,2 до 10 ГГц не превышал 5. Для моделирования нелинейного элемента использовалась spice-модель СВЧ-диода Aeroflex MGV075-08. С использованием предложенной модели проведены предварительные исследования режимов работы классического (одночастотного) нелинейного локатора с анализом продуктов нелинейного рассеяния на высших гармониках тестового воздействия и предложенного принципа построения сверхширокополосного нелинейного локатора. Для этого были рассчитаны параметры матриц рассеяния экспериментальной установки в полосе частот от 1 до 10 ГГц в режиме работы отражателя на согласованную нагрузку. Затем последовательно задавались режимы возбуждения передающей антенны, рассчитывались напряжения на входах/выходах приемной и передающих антенн, а также на входе/выходе нелинейного отражателя. Первый из режимов возбуждения соответствовал работе одночастотного импульсного нелинейного локатора. Передающая антенна возбуждалась радиоимпульсом амплитудой 5 В.

Длительность радиоимпульса равна 100 нс, несущая частота 1,5 ГГц, огибающая – окно Кайзера с параметром B = 10. Расчетная пиковая мощность локатора составляла Pп = 0,5 Вт, средняя мощность равна Pср = 1,75 мВт. Форма радиоимпульсного воздействия и его спектр приведены на рис.5.

Рис. 5. Форма (а) и амплитудный спектр (б) тестового воздействияв режиме одночастотного импульсного нелинейного радиолокатора.[5]

В результате численного моделирования рассчитаны временные зависимости напряжений на входах/выходах приемной и передающей антенн. На рис.6 приведены вычисленные спектральные характеристики сигналов. Значения спектральных характеристик сигналов на входах/выходах передающей и приемной антенн нормированы к значению амплитудного спектра на основанной гармонике (1,5 ГГц) на входе соответствующей антенны.

Рис. 6. Нормированные амплитудные спектры сигналов на входе приемной (2) и передающей (1) антенн.[6]

По полученным значениям были рассчитаны коэффициенты гармонических искажений сигналов на входе передающей и приемной антенн. При расчете учитывались все высшие гармоники тестового сигнала, попадающие в анализируемую полосу частот (со второй по шестую). Рассчитанные значения коэффициентов гармонических искажений составили:Kг1 = 0,007% – для сигнала на входе передающей антенны; Kг2 = 3% – для сигнала на входе приемной антенны. При этом коэффициент гармонических искажений, рассчитанный для модели тестового сигнала (см. рис.6), не превышал 0,0001%. Для исследования работы сверхширокополосного нелинейного локатора в качестве референсного тестового сигнала использовалась первая производная от импульса Гаусса. Амплитуда сигнала равна 5 В. Длительность, измеренная по уровню 50% от амплитудного значения, равна 200 пс. Форма сигнала и его амплитудный спектр приведены на рис. 7. Пиковая мощность сверхширокополосного импульсного воздействия, как и гармонического воздействия, составила 0,5 Втпри том, что средняя мощность в данном режиме не превышает 50 мкВт.

Рис. 7. Форма (а) и амплитудный спектр (б) референсного тестового воздействияв режиме работы СШП нелинейного радиолокатора.[7]

Для получения второго и третьего тестовых воздействий была задана функция фазовой обработки референсного сигнала вида:

гдеf – частоты спектральных компонент сигнала; d – коэффициент, определяющий наклон характеристики группового времени запаздывания спектральных компонент сигнала на выходе фазового фильтра.

При некоторых допущениях можно считать коэффициент d параметром, пропорциональным расширению базы сигнала в результате фазовой обработки. Были рассчитаны формы дополнительных тестовых воздействий (x1 и x2) для двух значений коэффициента d: d1 = 0,08·1018 и d2 = 0,4·1018, что соответствует увеличению базы референсного сигнала (x0) в 10 и 50 раз соответственно. Нарис. 8 приведены формы второго (кривая 1) и третьего (кривая 2) тестовых воздействий в режиме сверхширокополосной нелинейной радиолокации.

Рис. 8. Форма второго (1) и третьего (2) тестовых воздействий в режиме работы СШПнелинейного радиолокатора.[8]

В результате численного моделирования рассчитаны временные формы сигналов на входах приемной и передающей антенн в трех режимах воздействия: при воздействии референсным сигналом (см. рис. 7, а), а также с использованием дополнительных воздействий (см. рис. 8).На рис. 9 показаны формы сигналов на входе передающей (кривая 1) и приемной (кривая 2) антенн, полученные при воздействии референсного сигнала.

Рис. 9. Формы сигналов на входе передающей (1) и приемной (2) антенн в режиме работыСШПнелинейного радиолокатора.[9]

Задержка между импульсами соответствует времени распространения сигнала с выхода передающей на вход приемной антенны, расстояние между которыми составляет 1,6 м. Результаты, аналогичные представленным на рис. 9, были получены для второго и третьего тестовых воздействий, после чего с использованием выражения, были рассчитаны характеристики нелинейности преобразования сигналов, наблюдаемых на выходе приемной антенны.

На рис. 10 показаны рассчитанные характеристики нелинейности преобразования сверхширокополосных тестовых сигналов, полученные путем совместной обработки откликов объекта на пары тестовых воздействий, первый из которых представлял собой производную от импульса Гаусса, второй – результат фазовой обработки первого по закону при двух значениях наклона характеристики группового времени запаздывания.

Рис. 10. Характеристики нелинейности преобразования сверхширокополосных тестовых сигналов.[10]

Количественная оценка нелинейных искажений по аналогии с коэффициентом гармоник возможна путем вычисления отношения энергии нелинейного отклика:

где T – время наблюдения; – линейный отклик объекта на референсное тестовое воздействие; – характеристика нелинейности объекта.

Пределы интегрирования могут быть изменены в случае, если имеется возможность временного разделения откликов (как линейных, так и нелинейных) от нескольких объектов.Рассчитанные с использованием, коэффициенты нелинейных искажений сверхширокополосного сигналов составили E1 = 74,18% и E2 = 96,21%, что более чем в 20 раз превышает аналогичные в сущности оценки, выполненные с использованием классического подхода. Притом средняя мощность сверхширокополосного импульсного воздействия в 17,5 раза меньше, чем средняя мощность гармонического воздействия.

2.2 Устройства СЗИ основанные на принципе нелинейной радиолокации.

В регулировании общественных отношений в информационной сфере одно из центральных мест занимает Федеральный закон Российской Федерации «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» №149-ФЗ от 27 июля 2006 года. Ряд правовых нор связан с ЗИ.
В соответствии с законом «государственное регулирование отношений в сфере защиты информации осуществляется путем установления требований о защите информации, а также ответственности за нарушение законодательства Российской Федерации об информации, информационных технологиях и о защите информации»

В сфере ЗИ было создано множество устройств для обнаружения ПП приборов: “Циклон”, «Октава», «Люкс», «Онега 2», «NR900E», «NR900M», «NR900Н», «Онега 3М», «Энвис», «Переход», «Родник-2», «Родник 23», «Обь», «Обь 2С» и др. Причина такого многообразия в уникальных потребительских качеств НРЛ - это очень эффективная, универсальная и простая в эксплуатации поисковая аппаратура. НРЛ - своего рода индикатор полупроводниковых приборов: он позволяет обнаружить нелегально размещенные радиоэлектронные устройства любого назначения, причем как работающие, так и «спящие».

Высокая гарантия обнаружения посторонних радиоэлектронных объектов локационными методами привела к созданию большой номенклатуры приборов, предназначенных для обследования помещений в различных ситуациях. Предлагаемые изделия имеют различные технические характеристики своих составных частей, что приводит к различиям в конечной их эффективности по обнаружительной способности.

Специалистам по аппаратурному обследованию помещений необходимо знать физику явлений, определяющих эффективность нелинейной локации, а также особенности основных режимов работы НРЛ.

Нелинейный радиолокатор обязан своим названием заложенному физическому принципу выявлению подслушивающих устройств. В технические средства промышленного шпионажа входят полупроводниковые элементы (диоды, транзисторы, микросхемы), для которых характерен нелинейный вид вольтамперной характеристики. Наличие нелинейной связи приводит к возникновению на выходе полупроводникового прибора бесконечно большого количества гармоник (переменных напряжений).

Основные характеристики нелинейных радиолокаторов:

- значение рабочих частот зондирующих сигналов – от 400 до 1000 МГц;

- режим излучения и мощность передатчика;

- форма, геометрические размеры и поляризация антенн;

- точность определения местоположения переизлучающего объекта;

- чувствительность приёмника;

- количество анализируемых гармоник;

- размеры, вес и тип питания радиолокатора;

На таблице 1 представлена сравнительная характеристика нелинейных радиолокаторов.

Таблица 1.[11]

Значения рабочих частот передатчиков всех типов локаторов находятся в пределах от 400 до 1000 МГц (рабочие частоты приемников, соответственно, составляют удвоенную или утроенную частоту передатчиков). Однако большинство отечественных и зарубежных образцов работают в диапазоне, близком к 900 МГц. Такой выбор обусловлен компромиссом в решении противоречия:чем ниже частота зондирующего излучения, тем лучше его проникающая способность внутрь предметов и сред, в которых могут быть спрятаны ЗУ, и больше относительный уровень высших гармоник в переизлученном сигнале; с другой – чем выше частота излучения, тем уже диаграмма направленности антенны локатора при фиксированных геометрических размерах, следовательно выше плотность потока мощности зондирующего сигнала.

Многие нелинейные радиолокаторы функционируют на фиксированных частотах без возможности перестройки. Причина такого подхода - упрощение схемотехнических решений, то есть существенное снижение цены. Расплачиваться за такое упрощение приходится худшими эксплуатационными характеристиками, так как на частотах приема могут присутствовать излучения посторонних радиоэлектронных средств. И если даже уровни мешающих сигналов невелики, их может быть достаточно для нарушения нормальной работы радиолокаторов, так как чувствительность приемных устройств очень велика.

Естественно, более удобны в эксплуатации локаторы, имеющие возможность перестройки в определенном диапазоне. Так, например, в нелинейном локаторе Orion (NJE-400) (рис.11) фирмы ResearchElectronicsInternational (REI) предусмотрен автоматический режим выбора рабочей частоты в диапазоне 880...1000Мгц. Ее оптимальное значение определяется по наилучшим условиям приема для 2-й гармоники частоты зондирующего сигнала.

Рис.11 Нелинейный радиолокатор Orion NJE-400 [12]

От рабочей частоты зависит форма и геометрические размеры антенн, важной характеристикой которых является поляризация. Передающие антенны имеют, как правило, линейную, а приемные - круговую поляризацию.

Точность определения местонахождения радиоэлектронного устройства, которую позволяют достигать используемые размеры антенн, соответствует нескольким сантиметрам. Например, для локаторов «Родник» (рис.12) и «Циклон» (рис.13) - это 2 см.

Рис.12 Нелинейный радиолокатор « Родник»[13]

Рис.13 Нелинейный радиолокатор «Циклон»[14]

Следующей группой характеристик нелинейных локаторов являются режим работы передатчика, излучаемая мощность и чувствительность приемника.

В зависимости от режима работы нелинейные локаторы делятся на локаторы с непрерывным и импульсным излучением. Практически все зарубежные приборы и некоторые отечественные работают с непрерывными зондирующими сигналами малой мощности (10...850 мВт). Большинство отечественных локаторов работают в импульсном режиме излучения с пиковой мощностью 5...400 Вт. Из-за простоты используемых приемных устройств импульсные локаторы значительно дешевле непрерывных.

Следует отметить, что высокая мощность и характер излучении импульсных локаторов могут создать определенные проблемы в плане электромагнитной совместимости со средствами связи, навигации, телевещания, датчиками пожарной и охранной сигнализации и т. д. Кроме того, зондирующее излучение оказывает негативное воздействие на операторов, эксплуатирующих аппаратуру. Поэтому, в соответствии с санитарными нормами, мощность современных локаторов ограничена максимальным значением 3...5 Вт для непрерывного режима и средним значением 0,1...1,5 Вт (до 400 Вт в импульсе) - для импульсного. Однако даже при таких ограничениях у оператора после часа работы часто начинают болеть глаза, так как именно они наиболее чувствительны к СВЧ-излучению.

Некоторые современные нелинейные локаторы имеют возможность изменения мощности зондирующего сигнала. Так, в локаторе NJE-400 уровень непрерывного излучения регулируется в пределах от 0,01 до 1 Вт, а в радиолокаторе «Циклон-М» пиковое значение импульсной мощности - от 80 до 250 Вт. Более того, приемник локатора SuperbroomPlus снабжен функцией автоматического установления мощности излучения в зависимости от величины принимаемого сигнала на 2-й гармонике.

Чувствительность приемников современных нелинейных локаторов лежит в пределах от 10-15 до 10-11 Вт. У импульсных она несколько хуже, что объясняется соответствующим превосходством пиковой мощности импульсных передатчиков (примерно на 35-40 дБ). В большинстве радиолокаторов используются приемники с регулируемой чувствительностью. Диапазон регулировки этого параметра составляет 30...50 дБ.

В соответствии с законом сохранения энергии (чем выше номер принимаемой гармоники n, тем меньше ее амплитуда) в современных локаторах активизируются только 2-я и 3-я гармоники зондирующего сигнала. Тем не менее, нелинейные радиолокаторы являются приборами ближнего действия, так как коэффициент преобразования энергии облучающего сигнала в энергию высших гармоник очень мал. Конкретная дальность действия зависит от множества факторов. В первую очередь, это тип обнаруживаемого устройства, наличие у него антенны и ее длина, условия размещения объекта поиска (в мебели, за преградами из дерева, кирпича, бетона и т. п.).

Максимальное расстояние, на котором возможно выявление ЗУ ограничено величиной 0,5 м. Данное значение соответствует варианту работы на открытых площадях или в больших необорудованных помещениях, например таких, как готовящийся к сдаче строительный объект. Для офисных помещений возможности обнаружения еще скромнее. Это связано с высокой концентрацией различных «помеховых» объектов (канцелярские принадлежности, оргтехника и т. п.).

С понятием максимальной дальности действия тесно связана максимальная глубина обнаружения объектов в маскирующей среде. Для строительных конструкций она может достигать несколько десятков сантиметров. Например, локаторы серии «Циклон» обнаруживают радиоэлектронные изделия в железобетонных стенах толщиной до 50 см, в кирпичных и деревянных - до 7 см.

Важной характеристикой является и количество анализируемых гармоник переизлученного сигнала. Так как одновременный прием на двух гармониках зондирующего сигнала дает неоспоримые преимущества по сравнению с однотональным приемом: он дает возможность осуществлять идентификацию обнаруженных объектов.

Современные нелинейные локаторы имеют небольшие размеры, вес и позволяют работать как от электросети, так и от автономных источников питания (аккумуляторов).

Среди основных способов селекции сигнала на фоне помеховых воздействий, вызванных наличием в обследуемом пространстве случайных преобразователей частоты зондирующего излучения, выделяют следующие:

- по относительному значению уровней принимаемого излучения на 2-й и 3-й гармониках частоты сигнала;

- по характеру изменения амплитуды шума на выходе приемника вблизи переизлучающего объекта;

- реакции объекта на вибровоздействия;

- по наличию информационных признаков в принимаемом сигнале.

Нелинейный радиолокатор NR-900EMS (рис. 14) предназначен для поиска скрытно установленных технических средств съема информации, содержащих полупроводниковые компоненты.

Рис.14 Нелинейный радиолокатор NR-900EMS[15]

К ним могут относиться:

- радиомикрофоны;

- микрофонные усилители;

- проводные микрофоны;

- устройства, в которыхдля передачи информации и управления их работой используется инфракрасный или ультразвуковой диапазон;

- средства звуко- и видеозаписи и др. Изделие позволяет выявлять указанные средствавне зависимости от их функционального состояния, т.е. находящиеся как во включенном, так и выключенном состоянии.

Изделие обеспечивает эффективный поиск и достоверное определение местоположения объектов поиска вограждающих строительных конструкциях (пол, потолок, стены), а также в мебели и других предметах интерьера. Изделие предоставляет оператору возможность отличить электронные устройствам промышленного производства, к которым относятся объекты поиска, от естественных (коррозийных) нелинейных отражателей.

Заключение.

В данной работе было исследовано явление нелинейной радиолокации. Открытие данного явления обусловлено обнаружениемэффекта «ржавого болта», который приводил к помехам при работе мощных коротковолновых судовых радиостанций. Суть этого эффекта заключается в анализе преобразования частоты для третьей гармоники. При рассмотрении взаимодействия электромагнитного поля и нелинейного перехода на основе металлического контакта.

Так же в работе рассмотрены вопросы теории нелинейной радиолокации и приводится краткая характеристика методов, соединений и эффектов нелинейной радиолокации.

Нелинейный радиолокатор (НЛР) обнаруживает только радиоэлектронную аппаратуру, и в отличие от линейного радиолокатора (ЛРЛ), не обнаруживает отражений от окружающих предметов (обладает высокой избирательностью).

Эффективность при обнаружении спящих или законсервированных устройств обусловил широкое применение НРЛ в СЗИ. Сильная сторона НРЛ – обнаружение и определение местоположения устройств, не излучающих ЭМИ, несмотря на то работают они или нет.

Нелинейная радиолокация в современном мире имеет широкое распространение системы обнаружения несанкционированного действия субъектов в разных сферах человеческой деятельности.

В работе, такжеприводится сравнительная характеристика некоторых нелинейных радиолокаторов, которая дает возможность выбрать из широкого спектра, представленных на рынке, устройств и систем обнаружения попыток несанкционированного действия субъектов в разных сферах человеческой деятельности.

Список литературы.

1. Федеральный закон Российской Федерации «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» №149-ФЗ от 27 июля 2006 года

2. А.Г. Лощилов. Разработка принципов нелинейной сверхширокополосной радиолокации.

3. М.К. Каретников «Защита информации в нормах Федерального закона Российской Федерации» Ист: журнал"Спецтехника и связь"

4. Д.В. Семенов, «Нелинейная радиолокация: концепция “NR”».Ист: журнал "Специальная Техника"

А.К ЛобашевНелинейные радиолокаторы и особенности их применения для поиска закладных устройствИст: журнал «Специальная техника №6», 2016г.

6. http://mascom-uc.ru/library/345/

7. http://mirznanii.com/a/310557-3/nelineynye-radiolokatory

8. http://www.pitbot.ru/31.shtml

9. http://www.pps.ru/upload/documents/EMS.pdf

10. http://books.ifmo.ru/file/pdf/975.pdf

11. [1]http://mascom-uc.ru/library/345/

12. [2]http://mascom-uc.ru/library/345/

13. [3]http://www.podavitel.ru/userfiles/image/statiy/stat/11/radiozakladki.jpg

14. [4-11]А.Г. Лощилов. Разработка принципов нелинейной сверхширокополосной радиолокации.

15. [12]http://www.tscm.com/tmdenljd.html

16. [13]http://www.delphiplus.org/images/crossmontazh00/crossmontazh00-194.png

17. [14]http://e-catalog.rusbiz.ru/user_images/ru/prod_picture/173936059443c351086e2e8.jpg

18. [15]http://www.shop-radio.ru/upload/iblock/bb3/bb39356b7481bff8c4da3ecf6cd9ce7e.jpg

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1005; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!