Методы противодействия наблюдению в оптическом диапазоне

При защите информации от наблюдения в оптическом диапа­зоне необходимо учитывать факторы, влияющие на вероятность обнаружения (распознавания) объектов наблюдения и ухудша­ющие точность измерения видовых демаскирующих признаков. Эффективность поиска объектов наблюдения зависит от:

•яркости объекта;

•контраста объект/фон;

•угловых размеров объекта;

•угловых размеров поля обзора;

•времени наблюдения объекта;

•скорости движения объекта.

Яркость объекта на входе оптического приемника определя­ет мощность носителя, превышение которой над мощностью помех является необходимым условием получения изображения с необходимым качеством. Современные приемники имеют чувствительность, соответствующую энергии нескольких фотонов.

Контрастность объекта с окружающим фоном является необ­ходимым условием выделения демаскирующих признаков объек­та и его распознавания. Различают яркостной и цветовой контраст. Яркостной контраст К определяют как отношение разности ярко­сти объекта и фона к яркости объекта или фона:

где В_о и В, — яркость объекта и фона соответственно.

Относительная разность яркостей отдельных спектральных составляющих света от объекта и фона характеризует их цветовой контраст. В видимом и ближнем диапазонах света яркостной кон­траст на входе оптической системы средства добывания несколько снижается за счет яркости дымки, которую можно рассматривать как помеху. В дальних зонах инфракрасного излучения яркость дымки не оказывает существенного влияния на изменение этого контраста. Контраст может принимать значения в диапазоне 0-Ь При К = 0,08-0,1 объект почти сливается с фоном и плохо различа­ется на фоне. Значения цветового контраста объектов и фона могут существенно отличаться в разных длинах волн, что используется в зональной (через цветовые фильтры) аэрофотосъемке.

При поиске объекта его форма не играет большой роли, а име­ет значение только его площадь в пределах соотношения сторон от 1:1 до 1:10. Увеличение угловых размеров объекта в 2 раза сокра­щает время, необходимое для его обнаружения, в 8 раз.

Время для обнаружения объектов светлее и темнее фона при одинаковых абсолютных значениях контраста примерно одинако­вое. С увеличением яркости фона время поиска объекта наблюда­телем уменьшается, так как увеличивается разрешающая способ­ность и контрастная чувствительность глаза. Если яркость фона чрезмерно велика, то возникают дискомфорт и ослепление, ухуд­шающие разрешение и контрастную чувствительность глаза.

С увеличением поля обзора увеличивается и время, необходи­мое для поиска объекта: двукратное увеличение поля обзора повы­шает время поиска в 4 раза. При этом время поиска определяется не формой поля, а его угловыми размерами.

Поиск движущихся объектов имеет свои особенности: движе­ние ухудшает видимый контраст объекта, величина которого зави­сит не только от угловой скорости, но и от угловых размеров объ­екта наблюдения. Чем меньше угловой размер объекта, тем больше влияние скорости на время и вероятность обнаружения объекта. Объекты, движущиеся с малой скоростью, обнаруживаются легче, чем неподвижные, а движущиеся с большой скоростью — труднее из-за ухудшения видимого контраста.

Следовательно, в интересах защиты информации об объек­те (его демаскирующих признаков) необходимо уменьшать кон­траст объект/фон, снижать яркость объекта и уменьшать угло­вые размеры объекта, не допуская наблюдателя близко к объекту. Мероприятия, направленные на уменьшение величины контраст/ фон, называются маскировкой.

С учетом этих факторов и общих методов инженерно-техни­ческой защиты информации методы защиты информации от на­блюдения в оптическом диапазоне указаны на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Методы защиты информации от наблюдения

Пространственное скрытие обеспечивается размещением объ­ектов защиты в точках (местах) пространства, неизвестных зло­умышленнику или недоступных для наблюдения. С этой целью предприятия военно-промышленного комплекса размещали по­дальше от границ Советского Союза, а районы их нахождения объ­являлись зонами, закрытыми для посещения иностранцами. Также для выделенных помещений в здании выбираются комнаты в отсе­ках с ограниченным допуском в них сотрудников.

Если время наблюдения известно, то достаточно эффективной мерой является перевод объекта наблюдения в состояние, в кото­ром не проявляются видовые признаки в течение времени наблю­дения. Например, при подлете разведывательного КА к полигону, на котором испытывается новая военная техника, работы, в ходе выполнения которых проявляются видовые демаскирующие при­знаки, прекращаются до момента выхода КА из зоны наблюдения. Маскировка представляет собой метод структурного скрытия объекта защиты путем изменения его видовых признаков под при­знаки других объектов (фона). Применяются следующие способы

маскировки:

•использование маскирующих свойств местности;

•маскировочная обработка местности;

•маскировочное окрашивание;

•применение искусственных масок;

•нанесение на объект воздушных пен.

Использование маскирующих свойств местности (неровностей ландшафта, складок местности, холмов, гор, стволов и кроны дере­вьев и т. д.) является наиболее дешевым способом скрытия объек­тов. Однако для реализации этого способа необходимо наличие в месте нахождения объекта соответствующих естественных масок. Кроме того, маскирующие возможности растительности зависят от времени года. Эффективность маскировки оценивается отношени­ем площади, закрываемой, например, деревьями к площади наблю­даемой зоны.

Если отсутствуют или недостаточны для маскировки природ­ные условия, то возможна дополнительная обработка местности, повышающая ее маскирующие возможности. Она состоит в дерно-вании (укладке дерна) и посеве травы, создании изгородей из жи­вой растительности, в механической и химической обработке учас­тков местности — распятнении. Обработка местности направлена на изменение фона под основной цвет объекта: на зеленый при дерновании и посеве травы или другой цвет (бурый с различными от­тенками, соломенно-желтый) при распятнении.

Распятнение достигается расчисткой поверхности почвы от дерна с помощью машин или химическим путем — солями (желез­ным и медным купоросом, бертолетовой солью и др.) и гербици­дами. Этот способ имеет ограниченное применение в связи с боль­шой задержкой проявлений маскировочных свойств местности после обработки и вредным воздействием на природу. Например, трава вырастает через несколько недель после посева, а цвет расти­тельности меняется через несколько дней после ее химической об­работки.

Маскировочная обработка местности эффективна для скрытия наземных объектов и фона при наблюдении сверху, например, лет­ного поля аэродрома для легких самолетов и вертолетов.

Маскировочное окрашивание применяется для изменения цвета объекта, маски или фона и производится путем:

•поверхностной окраски, при которой красочный слой наносится на окрашиваемую поверхность;

•глубинной окраски, при которой краситель пропитывает окра­шиваемый материал (ткани, маскировочной сети) или вводятся пигменты при изготовлении материала (цветных цемента, шту­катурки, пластмассы и др.).

При поверхностной окраске применяются различные краски, лаки, эмали, битумы, пасты, при глубинной окраске — синтети­ческие красители, порошкообразные пигменты и крупнофракци­онные цветные материалы (песок, молотые руды).

Различают три вида маскировочного окрашивания:

•защитное;

•деформирующее;

•имитационное.

Защитное окрашивание поверхности объекта проводится од­ноцветной краской под цвет и среднюю яркость фона окружающей местности и предметов возле маскируемого объекта. Цвета защит­ного окрашивания: хаки, желтовато-серый, серо-зеленоватый, го­лубовато-серый, оливковый относятся к так называемым универ­сальным, которые плохо выделяются на фоне разнообразных объ­ектов, прежде всего ландшафта. Однотонный желто-сероватый цвет полевого обмундирования солдат армий многих государств был плохо заметен на растительном, горном, пустынном, город­ском фонах. Приблизительно такими же возможностями обла­дал грязно-зеленовато-серый цвет немецкого обмундирования во Второй мировой войне. Защитная окраска оливкового или зелено­вато-грязного цвета использовалась как заводская для военной тех­ники.

Деформирующее окрашивание предусматривает нанесение на поверхность объекта пятен неправильной геометрической фор­мы 2-3 цветов, имитирующих световые пятна окружающей сре­ды. Различают мелкопятнистую (дробящую) и крупнопятнис­тую (искажающую контуры) деформирующую окраску. Края цве­товых пятен могут быть резко очерченными или расплывчатыми. Деформирующее окрашивание психологически искажает образ за­щищаемого объекта у наблюдателя и затрудняет обнаружение и распознавание им объекта по признакам его формы. Оно в настоя­щее время является основным видом маскировки военнослужащих и военной техники армий большинства стран. Выпускается доста­точно большое количество вариантов камуфляжа для разных вре­мен года и типов местности. Наряду с маскировочными комбинезонами применяют маскировочные маски для лица или грим, кото­рые наносят на лицо и руки и которые входит в состав маскировоч­ного комплекта войск специального назначения. Деформирующая окраска труднее поддается дешифрованию на пестрых фонах и обеспечивает меньшую вероятность обнаружения и опознавания маскируемых объектов.

При имитационном окрашивании цвет и характер пятен на поверхности объекта подбираются под расцветку окружающей местности, объектов или предметов в месте расположения защи­щаемого объекта. Как правило, этот вид окрашивания применяет­ся для неподвижных объектов: долговременных огневых сооруже­ний, зданий, гидротехнических сооружений и др. В результате мас­кируемый объект сливается с окружающей местностью или приоб­ретает внешний вид другого объекта. Например, взлетно-посадоч­ная полоса военного аэродрома может быть раскрашена под обыч­ное шоссе или грунтовую дорогу с расположенными возле нее зда­ниями или иными объектами.

Маскировочное окрашивание просто реализуется, но эффект маскировки зависит от сезонных и иных изменений окружающей среды. Кроме того, частое перекрашивание объекта требует боль­ших материальных и временных затрат.

Для маскировки без окрашивания создаются специальные конструкции — искусственные оптические маски, снижающие яркостной и цветовой контраст объекта защиты и фона.

Энергетическое скрытие демаскирующих признаков объек­тов достигается путем:

•уменьшения яркости источников света объекта или освещен­ности объекта внешними источниками;

•снижения прозрачности среды распространения света от объек­та наблюдения до злоумышленника или его технического средс­тва;

•засветки изображения объекта посторонними световыми луча­ми — помехами;

ослепления зрительной системы наблюдателя или светоприемника.

Первые два метода относятся к пассивным и приводят к умень­шению уровня светового сигнала на входе оптического приемника. Так как его светочувствительные элементы имеют собственные шумы, то при уровне сигнала ниже собственных шумов обнаруже­ние и распознавание его становятся невозможными.

К активным методам энергетического скрытия относятся засвет­ка изображения или ослепление светочувствительного прием­ника. Засветка возникает, когда изображение помехи накладывает­ся на изображение объекта и фона. При этом уменьшается контраст изображения по отношению к фону. Действительно, при условии, что В_о > В контраст изображения с учетом яркости В_п, создавае­мой на фотографии и экране монитора помехой, равен величине

где В_о и В_ф — значение яркости объекта и фона соответственно. С увеличением мощности помехи (яркости В) контраст

К _п - О-

Засветка происходит, когда солнечные лучи попадают на эк­ран монитора компьютера или при наблюдении объектов через ос­вещаемые светом стекла окон помещения или салона автомобиля. При наблюдении через стекло изображение формируется суммой лучей, отраженных от объектов наблюдения и от стекла. Свет от стекла представляет собой помеху. Световой поток от объекта на­блюдения уменьшается стеклом, вследствие чего яркость помехи становится больше яркости объекта и фона. Эту разницу увеличи­вают применением тонированных (затемненных) или «зеркальных» (с алюминиевым или медным напылением) стекол. Тонированные стекла уменьшают В_о и В., а «зеркальные» увеличивают В_п. В ре­зультате этого контрастность объекта наблюдения уменьшается до величин, при которых объект на виден.

При превышении мощности помехи на входе приемника зна­чения, соответствующего его динамическому диапазону, возни­кают искажения информации вплоть до ее полного разрушения. Чрезмерно большая мощность помехи может привести к необра­тимым изменениям в светочувствительных элементах. Например, высокочувствительные телевизионные камеры, позволяющие на­блюдать за обстановкой при очень малом освещении, могут выйти из строя при попадании на ПЗС-матрицу прямых лучей солнеч­ного света.

Классическим примером ослепления может служить примене­ние наступающими советскими войсками ночью в Берлинской опе­рации 1945 г. 142 прожекторов, свет которых лишил фашистов воз­можности видеть наступающие войска и эффективно обороняться. Наиболее естественным способом энергетического скрытия явля­ется проведение мероприятий, требующих защиты информации о них, ночью. Яркость объектов, имеющих искусственные источни­ки света, снижается путем их выключения или экранирования све­тонепроницаемыми шторами и экранами.

Энергетическое скрытие объектов, наблюдаемых в отражен­ном свете, обеспечивают естественные и искусственные маски, а также аэрозоли в среде распространения.

Так как спектральные характеристики объектов и среды разли­чаются для видимого и ИК-диапазонов, то при организации защи­ты информации от наблюдения в оптическом канале необходимо учитывать диапазон частот носителя информации. Хотя парамет­ры средств визуально-оптического наблюдения (по разрешению, дальности, цвету изображения) в ИК-диапазоне значительно более низкие, чем в видимом, но при наблюдении в нем появляется до­полнительный демаскирующий признак объектов, не обнаружива­емый в видимом, — температура поверхности объекта относитель­но температуры фона.

Естественный фон в ИК-диапазоне можно рассматривать как сложный источник ИК-излучения, характеристики которого зави­сят от условий освещения, географической широты и долготы, се­зона и температуры среды, метеоусловий, природы подстилающей поверхности, времени года и дня и т. п. Отражающая способность ряда природных фонов, таких как трава и листва деревьев, возрас­тает со смещением максимума излучений в область более длинных волн. Например, отражающая способность травы и листвы в диапа­зоне волн 0,76-12 мкм выше отражающей способности в видимом диапазоне приблизительно в 5-10 раз, коры— в 3-5 раз. Поэтому объекты, окрашенные маскирующей краской для видимого диапа­зона, могут хорошо наблюдаться в ИК-диапазоне. Следовательно, при выборе краски необходимо учитывать характер изменения ее коэффициента отражения от длины волны падающего на объект света, в том числе и в ИК-диапазоне.

Кроме того, на яркость объекта с собственными источниками тепла и, следовательно, на его контраст с фоном в ИК-диапазоне влияет температура поверхности объекта. Для его информацион­ной защиты применяются различные теплоизолирующие экраны, в том числе листья деревьев и кустарников, сено, брезент и др. ма­териалы. Хорошими теплоизолирующими свойствами обладают воздушные пены.