Учебное пособие 800277
.pdfотношение сигнала к внутреннем шумам системы:
|
0,25 |
(r |
r ) |
К |
|
Е |
|
2 t |
|
К |
|
|
( |
|
) |
К |
|
( |
|
) F |
S |
|
|
qвн |
|
0 |
ф |
|
0 |
|
з а |
|
эк |
|
об |
|
э |
|
|
пзс |
|
э |
|
|
и |
, (5.9) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
в |
|
|
|
|
|
|
Nш |
Дн |
|
Sэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Дн - дальность, а Sэ - площадь одного элемента разрешения.
На фиксированной частоте коэффициент отражения для каждого объекта будет свой, следовательно, в телевидении есть спектр зональной съѐмки, видимый диапазон которого делится на 2000 поддиапазонов. Работа в спектрозональном режиме позволяет выявить отличия, которые недоступны глазу (когда разные материалы замаскированы). Чем уже спектр сигнала, тем меньше E на приемнике и меньше разрешение.
Связь между количеством элементов разрешения, укладывающихся в проекции объекта, и качеством его информационного восприятия устанавливается при помощи критерия Джонсона, суть которого заключается в следующем.
Если число элементов разрешения nэр попадает на объект и количество их от одного до трех, то объект обнаруживается (воспринимается как пятно).
Если nэр=4 10, то определяется форма объекта (грубо), или определяется класс объектов (множество объектов, предназначенных для решения близких функциональных задач).
Число элементов разрешения nэр=11 30 - определяется форма и аналогично определяется тип объекта (множество объектов, имеющих одни и те же тактико-технические характеристики).
При nэр>30 – детально описывается форма объекта.
5.3. Классификация методов и средств защиты информации от телевизионной разведки
Для классификации методов и средств ЗИ от ТВР рассмотрим особенности противодействия ТВР.
71
Во-первых, аппаратура ТВС имеет намного больше фокус (если у фотоаппарата 3м, то здесь 20 и > м).
Есть ТВ системы, где кадр формируется по строчкам, а не сразу весь (принцип сканера), т.е. кадр формируется не мгновенно.
Т.к. ТВС имеет большой фокус, то объектив спутника на небосводе воспринимается при подсветке как звезда яркости 14-ой величины. Если осветить аппаратуру ТВС, а на наш объект ''смотрит'' спутник, то мы увидим на небе звезду (блик), т.е. получается элементарный лазеролокатор. В момент, когда спутник пролетает над объектом, можем взорвать хлопушку и т.к. кадр снимается несколько секунд, то хлопушка может воспрепятствовать этому.
Помехи в данном случае можно создавать двумя способами. Первый способ заключается в проработке реального состояния спутника и создание прицельных во времени помех, а второй способ заключается в том, что помехи надо создавать только в тех районах, где на наш объект ''смотрит'' спутник, если спутник на нас ''не смотрит'', то защищаться от него не надо. Учитывая большие габариты спутника и инерционность его перенацеливания, можно определить те районы, куда он не ''смотрит'' и не сможет ''видеть'' расположенные там объекты.
5.4. Методический подход к оценке эффективности защиты информации от телевизионной разведки
Проведем анализ кривой обнаружения, представленной на рис. 5.6.
Робн
Рн
1 2
qпор |
q |
Рис.4.6. Кривая обнаружения
72
Для рассматриваемого случая, как видно из рисунка, зона-1 не опасна для разведки, а вот зона-2 - это зона, где разведка будет опасна. Тогда для зоны-2 надо подобрать такие характеристики объекта и (или) условий, при которых с/ш в данной зоне окажется таким же как и для зоны-1 и будет меньше некоторого порогового
значения qв<qпор. Для этого воздействуют на некоторые параметры, такие как:
-освещенность (работать рано утром или после обеда, т.е. правильно осуществлять выбор времени работы);
-а (применять дымы, работать в условиях, где пыль, ветер, туман);
-Дн (применять пространственное ограничение).
Кроме того, т.к. основания для принятия решений передается через технические каналы (средства разведки) с учетом системного рассмотрения объекта, необходимо осуществлять такие мероприятия как покраска под фон и реализация технической дезинформации. Схема, поясняющая применение технической дезинформации, представлена на рис. 5.7.
Реальный образ (РО) |
|
+ |
+ |
|
|
|
- демонстрирующие призна- |
|||||||
ки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Форма |
Габариты |
др. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Желаемый образ (ЖО) |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
|
РО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
+ |
|
+ |
|
+ |
|
|
- |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЖО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воспроизвести |
|
скрыть |
|
|
оставить без |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
изменения |
Рис.5.7. Схема технической дезинформации
73
Чтобы правдоподобно обманывать надо скрыть ''-'', общие ''+'' для РО и ЖО оставить без изменений, а ''+'' слева от черты воспроизвести (только те, которые противник обнаруживает).
74
6. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ ОТ ИНФРАКРАСНОЙ РАЗВЕДКИ
6.1.Основные характеристики канала утечки информации применительно к инфракрасной разведке
Под инфракрасной разведкой (ИКР) понимается получение информации путем приема и анализа электромагнитных сигналов ИК диапазона волн, излученных или отраженных объектами и предметами окружающей местности.
ИКРВ (видовая) – это разведка, которая формирует изображение объектов в ИК диапазоне волн (от 0,75 мкм). Она позволяет обнаружить объекты в сложных метеоусловиях, обеспечивает получение информации в виде изображений различных объектов и местности.
ИКРП (параметрическая) – разведка, формирующая координатные данные об объекте (пространственные координаты, пространственные скорости). Аппаратура ИКРП – это аппаратура предупреждения ракетного нападения.
Основной особенностью канала утечки информации применительно к ИКР является то, что тело помимо внешнего источника энергии имеет собственное ИК излучение. Поэтому всегда существует контраст между телом и фоном.
Измерив длину волны полученного ИК сигнала, можно определить его тип:
1)0.75–1,1 мкм – отраженный сигнал
2)2-5 мкм – собственное излучение
3)9-14 мкм – интенсивное излучение (как отраженное, так и собственное).
6.2. Энергетические характеристики излучения. Понятие температуры объекта
Рассмотрим основные характеристики, которые потребуются
75
для изучения данного раздела.
Поверхностная плотность потока излучения определяется как величина потока излучения, приходящаяся на единицу площади
и имеет размерность Вт м2
Различают также энергетическую освещенность и энергетическую светимость.
Энергетическая освещенность в точке поверхности – это от-
ношение потока излучения, падающего на элемент поверхности и содержащего рассматриваемую точку, к площади этого элемента.
Е(Вт м 2 ) ФАп ,
где Фп - падающий поток.
Энергетическая светимость в точке поверхности – это отно-
шение потока излучения, испускаемого в полусферу элементом поверхности, содержащим данную точку, к площади этого элемента.
М (Вт м 2 ) ФАи ,
где Фи - испускаемый поток.
Спектральная освещенность – это толика освещенности, при-
ходящаяся на данный диапазон (освещенность в данном диапазоне).
ЕЕ
Аналогично спектральная светимость – это светимость в данном диапазоне.
76
ММ .
Рассмотрим далее поверхностно-угловые характеристики плотности потока излучения.
Энергетическая яркость L(Вт м2ср) в данном направлении
в произвольной точке, лежащей на поверхности объекта, - это отношение элементарного потока излучения в данной точке к произведению телесного угла, в котором он распространяется, и площади, которую он составляет, а также cos .
L |
Ф |
* |
Ф |
|
2Ф |
, |
|
А |
|
* А * cos |
|||
|
|
|
|
|
где - угол между направлением наблюдения и нормалью к площади, - телесный угол.
Спектральная плотность энергетической яркости.
L L .
6.3. Абсолютно черное тело. Его свойства
Чтобы говорить о температуре, необходимо вспомнить, что есть абсолютно черное тело (АЧТ).
АЧТ – это тело, поглощающее все падающее на него излучение, не зависимо от направления падения, спектрального состава и поляризации, т.о. для АЧТ коэффициент поглощения ( ) 1, где
( ; ) .
По закону Кирхгофа тела, находящиеся в состоянии термодинамического равновесия, поглощают столько энергии, сколько и испускают.
77
Энергетическая светимость зависит от двух параметров: L( ,T), но для АЧТ спектральный состав не важен, поэтому значение имеет лишь температура. В классической теории термодинамики энергетические характеристики определяются только температурой T. Т.о. АЧТ – это тело, которое излучает наиболее возможное количество энергии при данной T для всех длин волн. Заметим, что при различных температурах излучение по всем спектральным составляющим неодинаково.
АЧТ – это наиболее эффективный излучатель при данной температуре, и его излучающая способность зависит только от нее.
Для АЧТ различают температуру радиационную, яркостную и цветовую.
Радиационная энергетическая температура T p – это темпе-
ратура АЧТ, при которой его мощность излучения равна мощности излучения данного реального источника.
Для радиационной T p поток мощности излучения от АЧТ равен потоку мощности излучения от Т реального тела.
Фэ (Т р ) АЧТ Фэ (Т ) р ,
где (T ) p - рабочая температура.
Яркостная температура – это температура АЧТ, при которой его спектральная плотность энергетической яркости для какой-либо длины волны равна энергетической яркости данного источника.
L(Tp ) АЧТ L ( (T ) рт ,
где (Т ) рт - температура реального тела.
Цветовая температура – это температура АЧТ, при которой относительное распределение его спектральной плотности энергетической яркости и данного источника максимально близки в видимой области.
78
|
r |
Т |
ц |
|
|
|
r |
Т |
|
|
||
( |
|
1 |
|
) |
|
( |
|
1 |
|
) |
|
|
r |
|
|
|
АЧТ |
r |
|
|
РТ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2 |
Т |
ц |
|
|
2 |
Т |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для температуры солнца максимум излучения приходится на видимый диапазон, для человеческого глаза - максимум 8-9 мкм, для холодных тел – 9-14 мкм.
6.4. Математическая модель канала утечки информации применительно к инфракрасной разведке
Так как вся энергия в ИК спектре обусловлена тепловыми процессами, то необходимое нам отношение «сигнал/шум» в ИК диапазоне принимает вид отношения температур.
Воспринимаемое отношение с/ш qв определяется геометрией тела и отношением с/ш в его элементе разрешения qэ .
qэ |
Т р |
* т |
, |
(6.1) |
|
Т0 |
|||||
|
|
|
|||
где Т0 - пороговая чувствительность тепловизора; |
т - пропускание |
атмосферы; Т р - перепад радиационных температур объекта и фона.
Т р |
0 (t0 tф ) а ( 0 ф ) |
, |
(6.2) |
где ф - коэффициент теплового излучения поверхности, |
а - коэф- |
фициент, который учитывает изменение радиационной температуры объекта за счет радиационного излучения от атмосферы и фона.
Коэффициент теплового излучения – это отношение энерге-
тической светимости теплового излучателя к энергетической светимости АЧТ при той же температуре.
79
М(Т )
фМ АЧТ (Т ) .
Атмосфера и фон отражают излучение, в том числе и в ИК диапазоне, изменяя радиационную температуру объекта. При этом коэффициент, который учитывает изменение радиационной температуры объекта за счет радиационного излучения от атмосферы и фона изменяется в следующих пределах:
30...35,
а |
15 |
|
где верхние значения – для ясной погоды или высокой облачности, нижнеедля низкой облачности.
Итак,
qв qэ nэ , |
(6.3) |
где nэ - это отношение площади объекта к площади элемента раз-
решения; зависит от площади объекта и разрешения на местности. Чем меньше перепад температур, тем больше должен быть
объект, чтобы он был замечен.
Пусть l p -линейная величина элемента разрешения на плоскости, тогда
nэ |
Sоб |
|
Sоб |
. |
(6.4) |
S эр |
|
l 2 |
|||
|
|
|
р |
|
|
Пороговые значения nэ и S э будем считать известными, так
как человеческий глаз воспринимает целостное изображение.
Если два близкорасположенных тела имеют маленькое значе-
80