Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра Автоматическая Электросвязь
Технические средства защиты
информации в телекоммуникационных системах
Методические указания к выполнению
расчетно-графических работ
для магистрантов специальности
6М071900 – Радиотехника, электроника и
телекоммуникации
Алматы 2013
СОСТАВИТЕЛЬ: А.С. Байкенов. Технические средства защиты информации в телекоммуникационных системах. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ для магистрантов специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. - Алматы: АУЭС, 2012.- 29 с.
Изложены расчетно-графические работы по дисциплине «Технические средства защиты информации в телекоммуникационных системах». В них представлены организационно-правовые, технические и другие методы защиты информации в телекоммуникационных системах.
Ил.7, табл. 22, библиогр.- 7 назв.
Рецензенты: доцент Башкиров М.П.
Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012 г.
© НАО «Алматинский университет энергетики и связи»,
Введение
Объектом защиты информации являются информационные системы, акустические поля источников акустических речевых и акустических широкополосных и узкополосных сигналов стационарных и подвижных объектов связи и управления, систем комплексов (образцов) техники, промышленных объектов, режимных и общественных зданий, сооружений, выделенных помещений, прилегающих к ним территорий, площадок, испытательных полигонов, баз, аэродромов.
Для речевых сигналов критерием степени защищенности следует считать заданное значение (порог) разборчивости. Исходными данными, необходимыми для анализа защищенности акустических речевых сигналов, следует считать неравномерность спектральной плотности речевого сигнала, предельную биноируальную чувствительность уха, затухание в типовых элементах ограждающих конструкций, спектральную плотность фонового акустического шума, реверберационные помехи, резонансные явления замкнутых объемов.
Оценка защищенности речевого сигнала на одной частоте по отношению сигнал/шум не учитывает ряда факторов, существенно влияющих на разборчивость речи. К таким факторам относятся линейные, нелинейные искажения входного сигнала, точность передачи речевого сигнала через систему звукопередачи, возможность его предыскажений. Важным фактором, определяющим разборчивость речи, является ограничение полосы речевого сигнала. Воздействие мультипликативных помех в виде паразитных АМ и ЧМ снижает разборчивость. Преобразование аналогового речевого сигнала в цифровую форму и обратное преобразование обусловливает его искажение. Указанные факторы определяют разборчивость, как в основном канале, так и в каналах утечки информации. Изменение отношения сигнал/ шум влияет на разборчивость речи. Разработана корреляционная теория разборчивости речи, основанная на оценке оптимальной зависимости входного и выходного сигналов при воздействии шумов.
Из детального анализа следует, что для семантических сигналов (речевых) критерием защищенности является величина разборчивости речи. Разработан метод измерения параметров, определяющих защищенность каналов утечки информации с повышением их точности путем установления, обоснования и исключения методических и инструментальных погрешностей из результатов измерения на основании разбиения полосы речевого сигнала на ряд полос равной разборчивости.
1 Введение в теорию разборчивости речи
Разборчивость речи основана на оценке биологического сигнала, генерируемого человеком и воспринимаемого органами слуха. Важными факторами ее оценки являются условия, в которых воспроизводится и воспринимается речь. Наиболее объективной оценкой разборчивости речи является метрологическая. При метрологической оценке разборчивости речи возникают дополнительные факторы, которые необходимо учитывать. Важнейшими факторами, влияющими на точность оценки разборчивости речи, являются искусственные помехи. Присущие же акустическому речевому сигналу реверберационные помехи обусловлены переотражениями речевого сигнала в замкнутом объеме. Кроме того, акустический речевой сигнал искажается резонансными явлениями внутри замкнутого пространства. С учетом влияющих факторов должно быть установлено соответствие между величиной, характеризующей качество восприятия речевого сигнала, и полученным результатом ее измерения.
Речевой сигнал сложен по звуковому составу. Он включает гармонические и шумовые составляющие. Для метрологической оценки разборчивости речи важно обосновать выбор измерительного сигнала.
Измерительный сигнал формируют и генерируют, используя элементы речевого сигнала (слова, слоги). Из слов или слогов сформированы артикуляционные таблицы (таблицы разборчивости речи) по ГОСТ 7153-68. В таблице учтены статистические свойства русской речи подбором слов или слогов [2]. Измерительный сигнал, генерируемый с использованием артикуляционных таблиц, непосредственно реализуется артикуляционными бригадами [2].
Метод оценки разборчивости речи артикуляционными бригадами - сложный и трудоемкий. Неоспоримая ценность этого метода заключается в том, что установлены основные зависимости для получения аналитической модели оценки разборчивости речи.
В аппаратуре связи для контроля качества передачи речевого сигнала используют гармонический сигнал по ГОСТ 7153-68. Белый шум в полосе речевого сигнала для оценки качества передачи речевого сигнала используют при разбиении его на октавные либо третьоктавные полосы частот.
Обосновано и рекомендовано использование гармонического сигнала в качестве измерительного [2]. Предложены параметры и характеристики, необходимые для расчета разборчивости речи:
- уровень спектральной плотности речевого сигнала, дБ;
- уровень спектральной плотности фонового шума в речевом диапазоне частот, дБ.
Учитывая, что спектральная характеристика речевого сигнала частотозависима [2], кривая чувствительности уха неравномерна в полосе речевого сигнала [19], спектральная плотность фонового шумового сигнала экспоненциально спадает от нижних частот [8, 20], распространение речевого сигнала зависит от затухания среды распространения. Среда распространения включает прохождение речевого сигнала через элементы конструкции помещения [8] (окна, двери), инженерные элементы (воздуховоды, системы отопления, газо-, водоснабжения и др.). Полосу речевого сигнала разбивают на n полос, равной разборчивости. В каждой n-й полосе излучается от 1 до m полос. Этим компенсируется погрешность, обусловленная неравномерностью АЧХ канала утечки информации. Преимущества метода, применяющего n гармонических измерительных частот для оценки разборчивости речи, рассматривается ниже.
Шумовые сигналы в полосе речевого сигнала либо в октавных, третьоктавных полосах измеряются шумомером [21]. Шумомеры, предназначенные для оценки характеристики шума, градуируются гармоническими сигналами. В отличие от гармонического измерительного сигнала, речевой сигнал, а также искусственные помехи, являются нестационарными.
Использование шумового сигнала в октавных полосах не исключает влияния на результаты измерений нестационарных искусственных помех окружающего пространства. Информативность канала утечки информации необходимо оценивать по единому критерию. Таким критерием является порог минимальной разборчивости речи. В этой связи измерительным сигналом должен использоваться гармонический сигнал, который легко выделять из шумов. Обоснованный выбор элементов системы информационной автоматизированной (СИА) исключает влияние на результаты измерений факторов (реверберация, резонансные явления в помещении).
Основной формой автоматизации является разработка специального программного обеспечения, аппаратного анализа случайных процессов. При автоматизированном аппаратурном анализе случайных процессов разборчивость речи оценивается в шумах высокого уровня при слабом сигнале (т. е. при отношении сигнал/шум <<1) возникает погрешность аппаратурной аппроксимации. На рисунке 1.1 приведена структурная схема акустической информационной системы.
Рисунок 1.1- Структурная схема акустической информационной системы
Показатель словесной разборчивости речи можно использовать и для оценки эффективности закрытия технических каналов утечки речевой информации, но при этом метод артикуляционных измерений из-за сложности и длительности проведения в практической деятельности не приемлем. Наиболее целесообразно для оценки разборчивости речи использовать инструментально-расчетный метод, основанный на результатах экспериментальных исследований, проведенных Н. Б. Покровским [2], и не требующий проведения артикуляционных измерений. Суть этого метода заключается в следующем. Спектр речи разбивается на N частотных полос (например, октавных, третьоктавных, равноартикуляционных и т. п.), в общем случае произвольных.
Для каждой i-й (i = 1…, N) частотной полосы на среднегеометрической (средней) частоте определяется формантный параметр Di, характеризующий энергетическую избыточность дискретной составляющей речевого сигнала:
, дБ, (1.1)
где Bсi – средний спектральный уровень речевого сигнала в месте измерения в i-й спектральной полосе, дБ;
B'i – средний спектральный модальный уровень формант (под формантами понимаются максимумы огибающей спектра определенного звука [2]) в i-й спектральной полосе, дБ.
Значения формантных параметров Di определяются по рисунку 1.2 [2] при условиях f = fсрi или из соотношения (аппроксимация графика):
(1.2)
Для каждой i-й частотной полосы определяется весовой коэффициент ki, характеризующий вероятность наличия формант речи в данной полосе:
(1.3)
где k(fвi) и k(fнi) – значения весового коэффициента для верхней fвi и нижней fнi граничной частот i-й частотной полосы спектра речевого сигнала.
Значения весовых коэффициентов k(fвi) и k(fнi) определяются по графику на рисунке 1.2 (функции распределения формант, характеризующей вероятность встречаемости формант в различных участках речевого спектра) [2] при условиях f = fвi и f = fнi, или из соотношения (аппроксимация графика):
(1.4)
Рисунок 1.2 – Разность между спектральными уровнями речи и формант
Рисунок 1.3 - Форматное распределение
Для каждой частотной полосы на среднегеометрической частоте fсрi по графику рисунка 1.4 [2] или из аналитического соотношения (аппроксимация графика) определяется коэффициент восприятия формант слуховым аппаратом человека, Kрi, представляющий собой вероятное относительное количество формантных составляющих речи, которые будут иметь уровни интенсивности выше порогового значения:
(1.5)
где Qi = B'i-Bшi = (Bсi-Di)-Bшi = qi-Di;
Bшi – уровень шума (помехи) в месте измерения в i-й спектральной полосе, дБ;
qi=Bсi–Bшi – отношение «уровень речевого сигнала/уровень шума», дБ.
С учетом (1.3) и (1.5) определяется спектральный индекс артикуляции (понимаемости) речи Ri (информационный вес i-й спектральной полосы частотного диапазона речи):
. (1.6)
Рассчитывается интегральный индекс артикуляции речи:
. (1.7)
Рисунок 1.4 - Зависимость коэффициента разборчивости речи Кр от относительного уровня интенсивности формант Q
По графику рисунка 1.4 [2] или из аналитического соотношения (аппроксимация функции) определяется слоговая разборчивость S [25]:
(1.8)
Зависимость словесной разборчивости речи W от слоговой S приведена на рисунке 3.11 и таблице 1.1 [2].
График для русской речи аппроксимируется аналитическим соотношением:
(1.9)
С учетом рисунков 1.4 и 1.5 легко получить график зависимости словесной разборчивости от интегрального индекса артикуляции речи, который можно аппроксимировать аналитическим соотношением (cм. рисунок 1.6):
(1.10)
Рисунок 1.5 – Зависимость слоговой разборчивости S и словесной разборчивоcти речи W от интегрального индекса артикуляции речи R
Рисунок 1.6 – Зависимость словесной разборчивости речи W от слоговой S
Целью расчетно-графических работ является исследование слоговой и словесной разборчивости при прохождении через разные среды и расчет значений показателя защищенности акустической речевой информации.
2 Задание на расчетно-графическую работу №1
2.1 Расчет для 20 полос
Определение словесной разборчивости речи с интегральным уровнем при ее прослушивании в условиях «речеподобного» шума и прохождении речевого сигнала через среду с равномерной амплитудно-частотной характеристикой с 20 равноартикуляционными полосами.
Определить словесную разборчивость речи с интегральным уровнем Bs=70 дБ, при ее прослушивании в условиях «речеподобного» шума и прохождении речевого сигнала через среду с равномерной амплитудно-частотной характеристикой.
Расчет словесной разборчивости при представлении спектра речевого сигнала с 20 равноартикуляционными полосами.
Исходные данные по равноартикуляционным полосам и речевому сигналу принимаются из таблиц 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5.
По формуле (3.1) для каждой равноартикуляционной полосы рассчитываются отношения «спектральный уровень сигнала/шум» Ei, дБ (i = 1–20).
По формуле (3.2) для каждой равноартикуляционной полосы рассчитываются коэффициенты разборчивости речи Ki (i = 1, ..., 20).
По формуле (3.3) для частотной полосы речевого сигнала рассчитывается коэффициент разборчивости речи Kр.
По формуле (3.4) рассчитывается словесная разборчивость речи W (с округлением результата расчета до первого десятичного знака после запятой).
Для каждого варианта взять B ni = B n, равной по всем 20-ти полосам.
Меняется только Zi , дБ. Например в таблице 2.1 приведен вариант 1. Для семи полос аналогично – таблица 2.3.
Таблица 2.1 – Вариант №1 для 20 полос
Номер полосы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Zi , дБ |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
Bni , дБ |
43,2 |
41,9 |
40,0 |
37,2 |
35,3 |
31,8 |
30,0 |
28,4 |
27,6 |
26,7 |
Номер полосы |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Zi , дБ |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
Bni , дБ |
25,9 |
24,4 |
23,0 |
22,3 |
20,9 |
19,8 |
19,1 |
17,6 |
14,9 |
12,6 |
Таблица 2.2 - Варианты заданий для РГР-1
Номер варианта по списку |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Zi , дБ |
11,3 |
12,1 |
11,6 |
11,8 |
11,7 |
12,5 |
12,7 |
12,9 |
13,3 |
13,5 |
Номер варианта по списку |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Zi , дБ |
13,8 |
14,0 |
13,0 |
11,9 |
13,9 |
14,8 |
14,1 |
14,6 |
14,9 |
14,5 |
Таблица 2.3 - Варианты заданий для РГР-1
Номер варианта по списку |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
Zi , дБ |
11,1 |
12,3 |
12,4 |
13,1 |
14,2 |
13,2 |
13,4 |
13,6 |
14,4 |
13,7 |
Номер варианта по списку |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
Zi , дБ |
11,4 |
11,0 |
11,2 |
12,2 |
12,8 |
14,3 |
14,7 |
11,5 |
12,0 |
12,6 |
Таблица 2.4 - Варианты заданий для РГР-1
Номер варианта по списку |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
Zi , дБ |
16,3 |
16,1 |
16,6 |
16,8 |
16,7 |
16,5 |
16,0 |
16,9 |
16,2 |
16,4 |
Номер варианта по списку |
41 |
42 |
43 |
44 |
45 |
46 |
47 |
48 |
49 |
50 |
Zi , дБ |
12,3 |
12,4 |
13,4 |
13,1 |
13,6 |
13,2 |
13,7 |
14,2 |
14,4 |
14,5 |
Таблица 2.5 - Варианты заданий для РГР-1
Номер варианта по списку |
41 |
42 |
43 |
44 |
45 |
46 |
47 |
48 |
49 |
50 |
Zi , дБ |
15,3 |
15,1 |
15,6 |
15,8 |
15,7 |
15,5 |
15,0 |
15,9 |
15,4 |
15,2 |
Номер варианта по списку |
51 |
52 |
53 |
54 |
55 |
56 |
57 |
58 |
59 |
60 |
Zi , дБ |
12,3 |
12,4 |
13,4 |
13,1 |
13,6 |
13,2 |
13,7 |
14,2 |
14,4 |
14,5 |
2.2 Расчет для 7 полос
Расчет словесной разборчивости при представлении спектра речевого сигнала с 7 октавными полосами.
Исходные данные по октавным полосам и речевому сигналу принимаются из таблиц 2.2, 2.3,2.4, 2.5, 2.6.
По формуле (3.1) для каждой октавной полосы рассчитываются отношения «спектральный уровень сигнала/шум» Ei, дБ (i = 1–7) (таблица 3.9).
По формуле (3.2) для каждой октавной полосы рассчитываются коэффициенты разборчивости речи Ki (i = 1–7).
По формуле (3.3) для частотной полосы речевого сигнала рассчитывается коэффициент разборчивости речи Kр.
По формуле (3.4) рассчитывается словесная разборчивость речи W (с округлением результата расчета до первого десятичного знака после запятой).
Таблица 2.6 - Вариант №1 для 7 полос
№ полосы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Zi , дБ |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
B ni , дБ |
45,3 |
43,6 |
41,3 |
36,0 |
25,5 |
17,4 |
12,9 |
Остальные варианты со 2-60 взять из таблиц 4.2-а,4.2-б, 4.2-в. После расчетов сравнить результаты для 20-ти и 7 полос спектра.
3 Методика расчета значений показателя защищенности акустической речевой информации
Настоящая методика предназначается для определения численных значений словесной разборчивости речи W в акустическом, виброакустическом и оптико-электронном каналах утечки речевой информации, а также при непосредственном прослушивании речи без использования технических средств. Для проведения расчетов используются следующие исходные данные.
По речевому сигналу: Bs, дБ – интегральный (суммарный) уровень речевого сигнала в полосе частот 100–10000 Гц; N – число дискретных полос спектра сигнала; Bpi, дБ – спектральные уровни речевого сигнала в i-x дискретных полосах спектра (i = 1,..., N); Di, дБ – спектральные уровни артикуляционного параметра речи (i = 1,..., N); wi – весовые коэффициенты дискретных полос (i = 1,..., N).
Исходные данные для типовых речевых сигналов с уровнями: Bs = 64 дБ (тихая речь), Bs = 70 дБ (речь со средним уровнем), Bs = 76 дБ (громкая речь) и Bs = 84 дБ (речь, усиленная техническими средствами) и характеристики равноартикуляционных полос и октавных полос спектра речевого сигнала, наиболее приемлемые с практической точки зрения, приведены в таблицах 3.1–3.3. Представление спектра в виде 20 равноартикуляционных полос обеспечивает получение более точных расчетов словесной разборчивости. Свое применение этот способ находит, как правило, в автоматизированных измерительных комплексах. При наличии измерительной аппаратуры общего применения наиболее простым способом является представление спектра речевого сигнала в виде 7 октавных полос. При этом методическая ошибка, по сравнению с 20 полосным представлением спектра, не превышает 10%.
По условиям приема речевого сигнала: Zi – коэффициенты ослабления (затухания) i-гo спектрального уровня речевого сигнала на трассе распространения акустической волны от источника речи к приемному устройству, дБ; Bni – спектральные уровни шума в i-й дискретной полосе спектра сигнала, дБ. Значения Zi и Bni определяются расчетным или инструментальным способами.
При проведении практических работ по защите речевой информации значения Zi и Bni необходимо определять инструментальным способом.
Применение расчетного способа определения Zi и Bni оправдано в оценочных задачах при наличии исходных данных о звукопоглощающих и вибропоглощающих свойствах (характеристиках) различных сред, через которые проходит акустическая волна от источника речи к приемному устройству, а также при известных спектральных характеристиках шума в точке приема речевого сигнала.
Порядок проведения расчета: расчетным или инструментальным способом определить Zi и Bni; по формуле (3.1) рассчитать Ei – отношения сигнал/шум на входе приемного устройства речевого сигнала в дискретных полосах спектра (i = 1, ..., N):
Ei = Вsi – Bni + Zi = Qpi + Zi. (3.1)
Таблица 3.1 – Характеристики речевых сигналов в равноартикуляционных полосах
Но-мер по-лосы i
|
Границы полосы f1–f2, Гц
|
Средняя частота F cp , Гц
|
Ши-рина по-лосы df, Гц |
Bs =64 дБ Спектр. уровень сигнала Bpi |
Bs = 70 дБ Спектр. уровень сигнала Bpi
|
Bs = 76 дБ Спектр. уровень сигнала Bpi |
Bs = 84 дБ Спектр. уровень сигнала Bpi |
Артику-ляцион-ные па-раметры речи Di |
1 |
100-420 |
250 |
320 |
36,2 |
45,2 |
48,2 |
56,2 |
18,2 |
2 |
420-570 |
500 |
150 |
34,9 |
40,9 |
46,9 |
54,9 |
13,4 |
3 |
570-710 |
650 |
140 |
32,2 |
38,2 |
44,2 |
52,2 |
12,0 |
4 |
710-865 |
800 |
155 |
30,3 |
36,3 |
42,3 |
50,3 |
10,9 |
5 |
865-1030 |
950 |
165 |
27,0 |
33,0 |
39,0 |
47,0 |
10,1 |
6 |
1030-1220 |
1125 |
190 |
24,4 |
30,4 |
36,4 |
44,4 |
9,4 |
7 |
1220-1410 |
1300 |
190 |
23,0 |
29,0 |
35,0 |
43,0 |
8,7 |
8 |
1410-1600 |
1500 |
190 |
21,6 |
27,6 |
33,6 |
41,6 |
8,0 |
9 |
1600-1780 |
1700 |
180 |
20,6 |
26,6 |
32,6 |
40,6 |
7,5 |
10 |
1780-1960 |
1875 |
180 |
19,8 |
25,8 |
31,8 |
39,8 |
7,1 |
11 |
1960-2140 |
2050 |
180 |
17,9 |
23,9 |
29,9 |
37,9 |
6,8 |
12 |
2140-2320 |
2225 |
180 |
16,4 |
22,4 |
28,4 |
36,4 |
6,5 |
13 |
2320-2550 |
2425 |
230 |
15,0 |
21,0 |
27,0 |
35,0 |
6,2 |
14 |
2550-2900 |
2725 |
350 |
14,3 |
20,3 |
26,3 |
34,3 |
5,9 |
15 |
2900-3300 |
3100 |
400 |
12,9 |
18,9 |
24,9 |
32,9 |
5,5 |
16 |
3300-3660 |
3500 |
360 |
11,8 |
17,8 |
23,8 |
31,8 |
5,2 |
17 |
3660-4050 |
3850 |
390 |
11,1 |
17,1 |
23,1 |
31,1 |
5,0 |
18 |
4050-5010 |
4550 |
960 |
9,6 |
15,6 |
21,6 |
29,6 |
4,6 |
19 |
5010-7250 |
6150 |
2240 |
6,9 |
12,9 |
18,9 |
26,9 |
4,0 |
20 |
7250-10000 |
8600 |
2750 |
4,6 |
10,6 |
16,6 |
24,6 |
3,5 |
Таблица 3.2- Характеристики речевых сигналов в октавных полосах
Но-мер по-лосы i
|
Границы полосы f1–f2, Гц |
Средняя частота F cp , Гц
|
Шири-на поло-сы df, Гц
|
Ls = 64 дБ Спектр. уровень сигнала Bpi |
Ls = 70 дБ Спектр. уровень сигнала Bpi |
Ls = 76 дБ Спектр. уровень сигнала Bpi |
Ls = 84 дБ Спектр. уровень сигнала Bpi |
Артикуля- ционные парамет-ры речи Di |
1 |
87,5-175 |
125 |
87,5 |
35,6 |
41,6 |
47,6 |
55,6 |
17,6 |
2 |
175-350 |
250 |
175 |
36,2 |
42,2 |
48,2 |
56,2 |
18,2 |
3 |
350-700 |
500 |
350 |
34,5 |
40,5 |
46,5 |
54,5 |
14,6 |
4 |
700-1400 |
1000 |
700 |
27,0 |
33,0 |
39,0 |
47,0 |
9,8 |
5 |
1400-2800 |
2000 |
1400 |
18,5 |
24,5 |
30,5 |
38,5 |
6,9 |
6 |
2800-5600 |
4000 |
2800 |
10,5 |
16,6 |
22,6 |
30,6 |
4,8 |
7 |
5600-11200 |
8000 |
5600 |
4,5 |
10,5 |
16,5 |
24,5 |
2,6 |
По формуле (3.2) рассчитать Kpi – коэффициенты разборчивости речи в дискретных полосах спектра (i = 1, ..., N):
(3.2)
По формуле (3.3) рассчитать Kр – коэффициент разборчивости речи в частотной полосе речевого сигнала:
(3.3)
По формулам (3.4) рассчитать словесную разборчивость речи:
(3.4)
Примеры расчета словесной разборчивости (применительно к акустическому каналу утечки речевой информации).
Пример 1. Определить словесную разборчивость речи с интегральным уровнем Bs = 64 дБ, при ее прослушивании в условиях «речеподобного» шума и прохождении речевого сигнала через среду с равномерной амплитудно-частотной характеристикой.
Вариант 1. Расчет словесной разборчивости при представлении спектра речевого сигнала 20 равноартикуляционными полосами.
1. Исходные данные по равноартикуляционным полосам и речевому сигналу принимаются из таблицы 3.5.
2. По формуле (3.1) для каждой равноартикуляционной полосы рассчитываются отношения «спектральный уровень сигнала/шум» Ei, дБ (i = 1–20) (см. таблицу 3.6).
По формуле (3.2) для каждой равноартикуляционной полосы рассчитываются коэффициенты разборчивости речи Ki (i = 1, ..., 20) (см. таблицу 3.7).
Таблица 3.5 – Исходные данные по спектру речевого сигнала и АЧХ
№полосы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Zi , дБ |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
B ni , дБ |
44,2 |
42,9 |
40,2 |
38,3 |
35,0 |
32,4 |
31,0 |
29,6 |
28,6 |
27,8 |
№полосы |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Zi , дБ |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
B ni , дБ |
25,9 |
24,4 |
23,0 |
22,3 |
20,9 |
19,8 |
19,1 |
17,6 |
14,9 |
12,6 |
Таблица 3.6 – Отношение «спектральный уровень сигнал/шум»
№полосы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Et , дБ |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
№полосы |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Et , дБ |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
Таблица 3.7 – Коэффициенты разборчивости речи
№полосы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Kpi , дБ |
0,001 |
0,003 |
0,006 |
0,006 |
0,007 |
0,008 |
0,01 |
0,012 |
0,013 |
0,014 |
№полосы |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Kpi , дБ |
0,015 |
0,016 |
0,017 |
0,018 |
0,02 |
0,021 |
0,022 |
0,024 |
0,027 |
0,03 |
По формуле (3.3) для частотной полосы речевого сигнала рассчитывается коэффициент разборчивости речи Kр:
Kр = 0,018.
По формуле (14) рассчитывается словесная разборчивость речи W.
W = 0,1 (с округлением результата расчета до первого десятичного знака после запятой).
Вариант 4. Расчет словесной разборчивости при представлении спектра речевого сигнала с 7 октавными полосами. Исходные данные по октавным полосам и речевому сигналу принимаются из таблицы 3.8.
Исходные данные по спектру шума и АЧХ приведены в таблице 3.8 По формуле (3.1) для каждой октавной полосы рассчитываются отношения «спектральный уровень сигнала/шум» Ei, дБ (i = 1–7) (см. таблицу 3.9).
По формуле (3.2) для каждой октавной полосы рассчитываются коэффициенты разборчивости речи Ki (i = 1–7) (см. таблицу 3.10).
По формуле (3.3) для частотной полосы речевого сигнала рассчитывается коэффициент разборчивости речи Kр :
Kр = 0,015.
По формуле (3.4) рассчитывается словесная разборчивость речи W; W = 0,1 (с округлением результата расчета до первого десятичного знака после запятой).
Таблица 3.8 – Исходные данные по спектру речевого сигнала и АЧХ
№ полосы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Zi , дБ |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
11,3 |
B ni , дБ |
43,6 |
44,2 |
42,5 |
35,0 |
26,5 |
18,6 |
12,5 |
Таблица 3.9 – Отношение «спектральный уровень сигнал/шум»
№ полосы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Ei , дБ |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
-19,3 |
Таблица 3.10 - Коэффициенты разборчивости речи
№ полосы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Kpi , дБ |
0,001 |
0,001 |
0,002 |
0,008 |
0,015 |
0,023 |
0,036 |
4 Оценка возможностей технической разведки по добыванию информации
4.1 Основные показатели средств технической разведки
Оценка возможностей разведки конкретного объекта включает два этапа: определение возможности добывания разведданных об объекте с помощью различных TCP в заданных условиях и определение качества этих данных.
Для оценки используются следующие показатели:
- вероятность обнаружения объекта;
- вероятность распознавания объекта;
- дальность действия технических средств разведки;
- точность определения местоположения объекта и ошибки измерения его параметров;
- вероятность ошибки воспроизведения перехваченных сообщений;
Вероятность обнаружения является количественным показателем возможности получения разведданных рассматриваемым средством разведки в заданных условиях. Этот показатель учитывает энергетические возможности приема информации об объекте средством разведки и возможность выделения этой информации на фоне собственных и искусственных помех.
Расчет вероятности обнаружения конкретного объекта связан с выявлением средств разведки, с помощью которых возможно добывание разведданных о нем и исключением из дальнейшего рассмотрения средств разведки, с помощью которых в заданных условиях никаких данных получить нельзя.
После выявления средств разведки, обеспечивающих обнаружение объекта, проводится оценка качества добываемых разведданных. При этом различные по характеру разведданные оцениваются различными показателями.
Вероятность распознавания является количественным показателем достаточности добываемых разведданных для классификации объектов по типам или их описания. Этот показатель применяется и для оценки возможностей средств разведки, которые обеспечивают получения разведданных в виде изображения объектов. Применительно к таким средствам вероятность распознавания характеризует возможность описания внешнего вида объекта по его изображению на снимке, полученном в заданных условиях.
Расчет вероятности распознавания объекта в целом и деталей его структуры позволяет оценить степень детальности этого изображения, его пригодность для определения и анализа особенностей структуры объекта, выявления сходства и различий между объектами по их внешнему виду. При вычислении этого показателя учитывается зависимость качества изображения от разрешающей способности средств разведки на местности, геометрических размеров объекта, его формы и контраста на местности, а также статистические закономерности восприятия операторами (дешифровшиками) изображений различного качества.
Под дальностью действия систем разведки понимается максимальное расстояние между станцией разведки и объектом, при котором обнаружение и измерение координат объекта осуществляется с заданными вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги (Wno и Шлт) или измерение его параметров с заданной среднеквадратической погрешностью.
Определение местоположения и величин ошибок измерения параметров объекта является количественным показателем точности и достоверности разведданных, получаемых в виде числовых характеристик объекта.
Этот показатель характеризует степень соответствия между измеренными и действительными значениями параметров объекта и для всех параметров определяется как средний квадрат разности между этими значениями.
Расчет ошибок измерения параметров объекта позволяет оценить возможность использования полученных разведданных для аналитического определения ТТХ объекта, для идентификации объектов по их известным признакам, для выявления индивидуальных признаков и по экземплярного распознавания объектов, а также оценить возможность правильной привязки разнородных данных к конкретным объектам.
Вероятность ошибки воспроизведения перехваченных сообщений служит количественным показателем достоверности сообщений, полученных в процессе радиоперехвата. В зависимости от вида сообщения в качестве показателя вероятности (достоверности) используется либо среднеквадратиче- слое отклонение перехваченного сообщения от переданного, либо вероятность ошибки, характеризующая процент неверно воспроизведенных элементов сообщения (слов, цифр, букв). При расчете этих показателей наряду с пространственно-энергетическими условиями приема сигнала учитываются особенности его обработки при восстановлении передаваемого сообщения.
Для каждого типа аппаратуры используются только определенные показатели. Например, для определения возможностей разведки аппаратурой фотографической разведки используются показатели: вероятности обнаружения и распознавания объекта, среднеквадратическая ошибка измерения линейных параметров объекта; аппаратурой акустической разведки: вероятность обнаружения акустического шума разве дуем ого объекта, относительная среднеквадратическая ошибка измерения звукового давления (интенсивности шума); аппаратурой лазерной разведки: вероятности обнаружения и распознавания объекта, среднеквадратическая ошибка измерения линейных параметров объекта; аппаратурой ММР-вероятность обнаружения подводных лодок.
Для проведения оценки возможности аппаратуры необходимы данные по объекту разведки, по аппаратуре разведки, по условиям ведения разведки.
Рассмотрим общий подход к оценки возможностей разведки по каждому из перечисленных выше показателей.
4.2 Вероятность обнаружения объектов
Обнаружением объекта с помощью аппаратуры разведки называется процесс принятия решения о наличии или отсутствии объекта в данной области пространства в результате приема и обработки сигналов.
Прием сигналов всегда происходит на фоне помех того или иного вида (собственные шумы приемника, радиошумы космического пространства, отражение от гидрометеоров, земной поверхности и др.).
Наличие помех приводит к искажению передаваемых сигналов и к возникновению ошибок в оценке обстановки. При обнаружении возможны четыре ситуации.
Во-первых, если объект действительно имеется и сигналы поступают при наличии помех, то по данным разведки наблюдателем могут быть приняты два решения: первое - объект есть и второе - объекта нет. В первом случае (т.е. принятие решения о том, что объект есть при наличии объекта в действительности) называется правильным обнаружением объекта. Во втором случае (принятие решения об отсутствии объекта в то время, как объект есть) - пропуском объекта. Возможность неопределенного ответа - "неизвестно, есть ли объект или его нет" - исключается.
Во-вторых, если объекта нет, то при наличии помех также возможны два решения: объект есть и объекта нет. В этом случае принятие решения о наличии объекта (когда его в действительности нет) называется ложной тревогой, а решение об отсутствии объекта - правильным необнаружением.
Пропуск цели и ложная тревога являются ошибками при обнаружении объектов. Так как в общем случае сигналы и помехи являются случайными функциями времени, то принятие того или иного решения носит случайный характер. Поэтому возможность возникновения перечисленных ситуаций принято характеризовать соответствующими вероятностями: вероятностью правильного обнаружения Wno, пропуска Wnp, ложной тревоги УЛТ и правильного необнаружения Whh.
Правильное обнаружение и пропуск объекта (при наличии объекта в действительности) образуют полную группу несовместимых событий, поэтому:
WПО+WПP=l.
Точно так же ложная тревога и правильное необнаружение образуют полную группу несовместимых событий при отсутствии объекта:
WЛT+WПH=l.
Рассмотренные четыре вероятности являются условными, т.к. они характеризуют события, происходящие при условии наличия или отсутствия объекта. В реальных условиях работы станции разведки мы не можем заранее знать, имеются ли объекты в просматриваемой области пространства или их там нет.
Обозначим вероятность наличия объекта в интересующий нас области пространства через W(ц), а вероятность отсутствия объекта через W(o).
Четыре указанных события также составляют полную группу несовместимых событий, поэтому:
W(ц)WПО+W(ц) Wnp+W(o)WЛТ+W(о)WПH= 1,
где: W(ц) WПО- безусловная вероятность правильного обнаружения;
W(ц) WПО - безусловная вероятность пропуска цели;
W(o)WЛТ - безусловная вероятность ложной тревоги;
W(о)WПH - безусловная вероятность правильного необнаружения.
Оптимальным устройством обнаружения будет такое устройство, с помощью которого может быть достигнуто лучшее (по сравнению с другими) значение выбранного критерия при прочих равных условиях. Наиболее употребляемыми являются три критерия: критерий идеального наблюдателя, критерий Неймана-Пирсона, критерий последовательного анализа.
В соответствии с критерием идеального наблюдателя оптимальное устройство обнаружения должно обеспечивать минимум суммарной безусловной вероятности ошибок обнаружения, т.е.:
WОШ =W(ц) WПP+W(o) WЛT ®min.
Критерий идеального наблюдателя применяется для систем радиосвязи, когда вероятности W(ц) и W(o) известны априори.
Относительная частота появления ошибок определяется априорными вероятностями W(u) и W(o) соответственно. Поэтому средняя вероятность обшей (суммарной) ошибки равна:
WОШ =W(ц) WПP+W(o) WЛT ,
а вероятность правильного обнаружения сигнала равна:
WПО=l-WПР.
В соответствие с критерием Неймана-Пирсона, оптимальное устройство характеризуется максимумом разности:
WПО-WЛТ при WЛТ ≤(WЛТ).
Следовательно, оптимальный характер критерия Неймана-Пирсона состоит в том, что он максимизирует вероятность правильного обнаружения при фиксированной вероятности ложной тревоги.
В приемном устройстве, с помощью которого производится обнаружение сигналов, осуществляется определение апостериорных вероятностей различных сообщений (например, сообщение - есть объект или его нет) и указание в качестве решения на то сообщение, вероятность которого больше остальных. Основными характеристиками устройства, используемыми для обнаружения сигналов являются рабочие характеристики приемника.
Рабочая характеристика приемника (обнаружителя) представляет зависимость WПО от отношения сигнал/шум на входе обнаружителя (q) для заданного значения WЛТ.
На рисунке 4.1 представлены соответствующие зависимости для обнаружителя, описываемого соотношением:
,
где Ф(1 - Wлт) интеграл вероятности.
Таким образом, рассчитав соотношение сигнал/шум в точке приема и зная АУлт, можно определить Wno.
4.3 Вероятность распознавания объектов по параметрам принятых сигналов
Понятие распознавания образов относится к множеству классов объектов. Объекты объединяются в классы по общим признакам, присущим соответствующему классу.
Следовательно, процесс распознавания заключается в отнесении обнаруженного объекта к одному из классов множества по характерным признакам.
В качестве характерных признаков, например РЭС, могут быть приняты следующие параметры излучаемого сигнала: несущая частота, длительность и период следования импульсов, поляризация, вид модуляции и т.д.
Рисунок 4.1 - Зависимость WПО от отношения сигнал/шум |
Распознавание объекта, т.е. определение его типа и назначения может осуществляться как оператором, так и автоматически, путем сравнения измеренных в процессе разведки параметров принятого сигнала с параметрами априорно известных объектов. Если распознавание объекта производится по "п" измеренным параметрам, причем значения параметров для каждого объекта могут изменяться в известных пределах, то каждому типу объекта будут соответствовать некоторая область n-мерного пространства, протяженность которой по любой из "п" координат определяется диапазоном возможных значений соответствующего параметра. Так как значения параметров объектов различных типов могут перекрываться, то и соответствующие этим объектам объемы в n-мерном пространстве могут пересекаться. Следовательно, распознавание типа объекта является случайным событием и носит вероятностный характер. Вероятность распознавания образа РЭС (Wраспр) будет зависеть от конкретной радиоэлектронной обстановки в районе разведки, точности измерения параметров сигналов, их количества и алгоритма обработки принятого сигнала. Чем больше типов РЭС функционируют в разведываемом диапазоне волн, тем сильнее сказывается влияние ошибок измерения параметров на вероятность распознавания РЭС. Увеличение ошибок измерений приводит к уменьшению вероятности распознавания объекта. Количество разведываемых параметров в том или ином случае определяется конкретными задачами разведки. Естественно, что максимальная информация об объекте, а следовательно, и максимальная вероятность распознавания получается при определении возможно большего числа параметров разведуемого объекта. Однако информационная ценность различных параметров объектов изменяется в достаточно широких пределах. Поэтому в ряде практических случаев возможно ограничить число измеряемых параметров, при этом существенно не снижая вероятность распознавания объектов. Например, практика ведения РЭР и расчеты для типовой радиоэлектронной обстановки дают предельно возможную вероятность распознавания импульсной РЛС, равную 0.96, при измерении трех параметров + несущей частоты (fH), длительности импульса (Ти), и периода следования импульсов (Ти). При этом информационная ценность указанных параметров соответствует Wpасп =34 при измерении только fH, Wрасп =57 при измерении только Ти. WPAСП=0.67 при измерении только Ти. То есть с точки зрения информационной ценности наиболее информативным параметром является Ти.
Основным элементом аппаратуры автоматического распознавания объектов является специализированная ЭВМ, в памяти которой закладывается априорная информация о характеристиках возможных объектов разведки. Для принятия решения о принадлежности объекта к какому-либо классу используются алгоритмы: однозначного принятия решений при полной информации, неокончательных решений, неоднозначных решений, последовательного анализа. Указанный перечень используемых алгоритмов свидетельствует о зависимости вероятности распознавания от типа применяемого алгоритма обработки.
4.4 Методики расчета вероятностей обнаружения и распознавания объектов
Методики оценки возможностей аппаратуры разведки, предназначенной для обнаружения объектов и измерения параметров его физических полей, разрабатываются на основе использования положений теории распространения электромагнитных и акустических волн в газообразных и жидких средах, статистической теории приема сигналов и оценки их параметров. При этом, как правило, предполагается, что прием сигналов осуществляется согласованным приемником. Такое предположение позволяет в качестве показателя обнаружения использовать критерий Неймана-Пирсона. С целью учета несогласованности амплитудно-частотной характеристики приемника и спектра сигнала вводят уточняющие коэффициенты, величина которых зависит от характера принимаемого сигнала.
Разработка методики оценки возможностей аппаратуры разведки, предназначенной для получения видовой информации, вследствие сильного влияния на процесс получения изображений большого числа разнообразных факторов (контраст, характеристики освещенности объекта, параметры и особенности состояния атмосферы и т.д.) теоретическим путем затруднена.
Поэтому в данном случае используется экспериментально расчетный путь выявления необходимых зависимостей, базирующийся на статическом анализе экспериментальных данных.
Ниже представлены методики расчета вероятностей обнаружения и распознавания объектов для нескольких случаев.
Методика расчета вероятностей обнаружения и распознавания объекта аппаратурой фоторазведки.
Для расчета вероятности обнаружения объекта Wo на заданной дальности необходимы следующие исходные данные по объекту разведки:
- коэффициент яркости объекта (Во);
- максимальные линейные размеры объекта (Lo);
- периметр контура объекта (Qo);
- радиус описанной окружности объекта (ро);
- радиус вписанной окружности объекта (рв);
- площадь объекта(Sо);
по аппаратуре разведки:
- фокусное расстояние объектива (fоб);
- разрешающая способность системы «объектив-фотослой» (γс);
-по условиям ведения разведки:
- коэффициент яркости фона (Вф);
- коэффициент задымленности атмосферы (ξ);
- расстояние между объектом и аппаратурой разведки (D).
При наличии перечисленных выше исходных данных расчет осуществляется в следующем порядке.
Предварительно определяется контраст объекта «К» и коэффициент
формы объекта для обнаружения:
. (4.1)
Затем рассчитывается вероятность обнаружения Wo по формуле:
. (4.2)
Расчет для исходных данных, приведенных в таблице 4.1, показывает, что Wo=0,9.
Таблица 4.1 – Исходные данные для расчета вероятностей обнаружения и распознавания объекта аппаратурой фоторазведки
Bo |
Lo,м |
Qo,м |
po,м |
pв,м |
So,м2 |
Bф |
ξ |
D,м |
foб,мм |
γс,лин мм |
0,4 |
3 |
10 |
3 |
0,2 |
1 |
0,9 |
0,05 |
2*105 |
1000 |
100 |
Таблица 4.2 – Исходные данные по вариантам
По последней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Lo, м |
3 |
2 |
5 |
2 |
4 |
6 |
7 |
8 |
1 |
9 |
По последней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Во |
0,2 |
0,4 |
0,3 |
0,5 |
0,35 |
0,46 |
0,55 |
0,5 |
0,35 |
0,42 |
По предпоследней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Вф |
0,7 |
0,9 |
0,8 |
0,85 |
0,7 |
0,9 |
0,95 |
0,7 |
0,97 |
0,89 |
По предпоследней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
D*105, м |
2,1 |
2,3 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,0 |
2,7 |
2,8 |
2,9 |
3 |
Примечание. Остальные параметры для расчета взять из таблицы 4.1
Для расчета вероятности распознавания объекта Wp на заданной дальности аппаратурой фоторазведки используются те же исходные данные и формулы. Отличие заключается в том, что при расчете Wp в формулах необходимо подставить вместо коэффициента формы объекта для обнаружения «», коэффициент формы объекта для распознавания «»:
(4.3)
Для приведенных выше исходных данных Wp=0,53.
Методика расчета вероятности обнаружения для тепловизиоиной аппаратуры разведки
Для расчета Wo объекта при использовании аппаратуры разведки тепло- визионного типа необходимы следующие исходные данные.
По объекту:
- температура объекта (to);
- коэффициент излучения объекта (εо);
- максимальные линейные размеры объекта (Lo);
- площадь объекта (So);
По аппаратуре разведки:
- элементарное поле зрения тепловизора (δ);
- пороговая чувствительность тепловизора по температуре(Δto);
По условиям ведения разведки:
- температура фона(tф);
- средний коэффициент пропускания атмосферы (τ);
- коэффициент излучения фона (εф);
- дальность между объектом и аппаратурой разведки (D).
При наличии перечисленных выше данных расчет производится по формуле:
Wo=0,5[l+Ф(x)], (4.4)
где Ф(х) - интеграл вероятности.
(4.5)
Расчет для данных, приведенных в таблице 4.3, показывает, что Wo=0,31.
Таблица 4.3 – Исходные данные для расчета вероятности обнаружения для тепловизиоиной аппаратуры разведки
to, град |
εo |
Lo,м |
So,м2 |
tф,град |
εФ |
D,м |
δ,рад |
Δto, град |
20 |
0,7 |
10 |
5 |
20 |
0,32 |
5*105 |
25*10-6 |
0,1 |
Таблица 4.4 – Исходные данные по вариантам
По последней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
to,град |
20 |
22 |
25 |
22 |
24 |
26 |
27 |
28 |
21 |
29 |
По последней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Lo,м |
10 |
14 |
13 |
15 |
11 |
12 |
16 |
18 |
19 |
17 |
По предпоследней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Δto, град |
0,7 |
0,9 |
0,8 |
0,85 |
0,7 |
0,9 |
0,95 |
0,7 |
0,97 |
0,89 |
По предпоследней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
D*105, м |
2,0 |
3,0 |
1,0 |
5,0 |
2,5 |
4,0 |
3,5 |
1,5 |
2,8 |
4,6 |
τ |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,02 |
0,05 |
0,5 |
0,6 |
0,07 |
0,9 |
0,03 |
Примечание. Остальные параметры для расчета взять из таблицы 4.1
Методика расчета вероятности обнаружения для аппаратуры РТР
Для расчета Wo излучения РЭС аппаратурой РТР необходимы следующие исходные данные (случай прямой видимости).
По объекту:
- мощность передатчика РЭС(Ризл);
- коэффициент направленного действия (КНД) антенны РЭС в направлении аппаратуры разведки (Go);
- длина волны излучения (λ);
По аппаратуре разведки:
- вероятность ложной тревоги (wлт);
- предельная чувствительность приемника (Рпр);
- КНД антенны приемника (Gпр);
По условиям ведения разведки:
- дальность между объектом и аппаратурой разведки (D);
При наличии перечисленных исходных данных расчет производится в следующем порядке.
Предварительно определяется эквивалентная мощность передатчика РЭС ( ) и эквивалентная чувствительность разведприемника ():
. (4.6)
Затем рассчитывается Wo по формулам:
. (4.7)
Для исходных данных, представленных в таблице, Wo=0,8.
Таблица 4.5 – Исходные данные для расчета вероятности обнаружения обнаружения для аппаратуры РТР
Pизл,Вт |
G0 |
λ,см |
D, м |
WЛТ |
Рпр,Вт |
Gпр |
103 |
1000 |
30 |
5*105 |
10-3 |
4*10-11 |
5 |
Таблица 4.6 – Исходные данные по вариантам
По последней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Ризл*103 ВТ |
1,13 |
1,12 |
1,15 |
1,12 |
1,14 |
1,16 |
1,17 |
1,18 |
1,19 |
1,2 |
По последней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Go*1000 |
1,0 |
1,1 |
1,1 |
1,2 |
1,22 |
1,15 |
1,3 |
1,4 |
1,28 |
1,18 |
По предпоследней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Рпр*10-11вт |
4,1 |
4,13 |
4,2 |
4,25 |
4,18 |
4,28 |
4,3 |
4,32 |
4,27 |
4,35 |
По предпоследней цифре зачетки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
D*105, м |
5,1 |
5,3 |
5,2 |
5,4 |
5,6 |
5,0 |
5,7 |
5,8 |
5,9 |
5,0 |
5 Задание на расчетно-графическую работу №2
1. По приведенной методике произвести расчет вероятностей обнаружения и распознавания объекта аппаратурой фоторазведки (формулы 4.1,4.2,4.3).
2 По приведенной методике произвести расчет вероятности обнаружения для тепловизиоиной аппаратуры разведки (формулы 4.4,4.5).
3. По приведенной методике произвести расчет вероятности обнаружения для аппаратуры РТР (формулы 4.6,4.7).
Список литературы
1. Железняк В. К., Колесников А. А., Комарович В. Ф. Корреляционная теория разборчивости речи. Вопросы радиоэлектроники. 1995. С. 3-7.
2. Горохов П. К. Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины: около 6000 терминов. – М.: Рус. яз., 1993. – 246 с.
3. СНиП 11-12-77. Защита от шума / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2004. - 52 с.
4. Общесистемные вопросы защиты информации: монография / под ред. Е. М. Сухарева. - М.: Радиотехника. 2003. Кн. 1. – 296 с.
5. Обеспечение информационной безопасности в экономической и телекоммуникационной сферах: монография / под ред. Е. М. Сухарева. – М.: Радиотехника. 2003. Кн. 4. - 216 с.
6. Модели технических разведок и угроз безопасности информации: монография / под ред. Е. М. Сухарева. – М.: Радиотехника. 2003. Кн. 3.-144 с.
7. Меньшаков Ю.К. Защита объектов и информации от технических средств разведки. – М.2004. – 2002 г.
Содержание
Введение
1 Введение в теорию разборчивости речи 4
2 Задание на расчетно-графическую работу №1
2.1 Расчет для 20 полос
2.2 Расчет для 20 полос
3 Методика расчета значений показателя защищенности акустической речевой информации
4 Оценка возможностей технической разведки по добыванию информации
4.1 Основные показатели средств технической разведки
4.2 Вероятность обнаружения объектов
4.3 Вероятность распознавания объектов по параметрам принятых сигналов
4.4 Методики расчета вероятностей обнаружения и распознавания объектов
5 Задание на расчетно-графическую работу №2
Список литературы
Сводный план 2012г.,поз 128
Алимжан Сергеевич Байкенов
Технические средства защиты
информации в телекоммуникационных системах
Методические
указания к выполнению расчетно-графических работ
для магистрантов специальности
6М071900 – Радиотехника, электроника и
телекоммуникации
Редактор Л.Т. Сластихина
Специалист по стандартизации Н.К. Молдабекова
Подписано в печать
Формат 60х84 1/16
Тираж 50 экз.
Бумага типографическая № 1
Объём 2,0 уч.-изд.л.
Заказ___Цена 200 тенге
Копировально-множительное
бюро
Некоммерческого акционерного
общества
«Алматинский университет
энергетики и связи»
050013, Алматы,
Байтурсынова.126