Активная радиомаскировка

Помехи

Как уже отмечалось выше, традиционные способы радиомаскировки, основанные на экранировании, регламентации работ на излучение и т.д. не всегда решают все проблемы скрытия радиоэлектронных систем и средств от радиоэлектронных разведок. Достаточные показатели незаметности РЭС не обеспечиваются и выбором географического расположения объекта: в любом случае маскируемые средства доступны разведке из космоса, а зачастую и разведке при помощи портативных технических средств. В таких случаях, как альтернатива пассивным видам маскировки, и как возможное их дополнение, применяется активная радиотехническая маскировка (АРТМ).

Термин АРТМ, как он понимается в настоящее время, означает противодействие радио- и радиотехническим разведкам путем создания специальных полей помех, затрудняющих несанкционированный прием сигнала средством радиотехнической разведки и выделение сообщений средством радиоразведки. Определение не полно без существенно важного ограничения: помехи при активной радиотехнической маскировке не должны мешать работе маскируемых систем, т.е. не должны снижать показатели их эффективности и качества ниже некоторого приемлемого уровня. Активные помехи средствам радиоперехвата формируются передатчиками, устанавливаемыми на земле или на летательных аппаратах и кораблях. С целью защиты кабельных линий связи и объектов применяется электромагнитное зашумление окружающего их пространства в требуемом частотном диапазоне с использованием специальных генераторов шума.

РЛС, работающим в режиме обзора, создаются непрерывные активные шумовые и импульсные помехи. Результатом действия активных шумовых помех является маскировка полезных сигналов в некотором телесном угле и определенном интервале дальностей. Вследствие этого существенно ухудшаются характеристики обнаружения РЛС, их разрешающая способность и точность определения координат и параметров движения цели. Источниками пассивных помех для РЛС могут быть радиолокационные ловушки и ложные цели (например, выбрасываемые металлические полоски), которые имитируют или маскируют цели (радиоконтрастные объекты).

По характеру воздействия на разведывательные РЭС различают маскирующие и имитирующие пассивные и активные помехи. Маскирующие помехи затрудняют обнаружение и опознавание полезного сигнала. Имитирующие помехи предназначаются для внесения ложной информации в подавляемое РЭС. Эти помехи являются подделкой под полезный сигнал. Иногда имитирующими помехами осуществляется перегрузка разведываемых информационных каналов РЭС, вследствие чего снижается аппаратурная пропускная способность приемников разведки, и часть полезной информации теряется.

Поскольку структурные признаки (или более длинно, признаки, определяющие структуру сигнала) измеряются приемником средств разведки на фоне помех, неизбежны случайные ошибки измерения и, как следствие, ошибки идентификации разведываемого сигнала. Условная вероятность правильного вскрытия структуры сигнала, при условии, что он обнаружен, обратно пропорциональна структурной сложности применяемого сигнала помехи.

Приемник разведки запрограммирован (ассоциирован) к действию по заранее составленной программе (шаблону). Программа задается с учетом данных полученных в процессе РЭБ, либо агентурным путем. Так как заведомое знание параметров разведываемого сигнала (для радиоразведки - частотно-временных характеристик передатчиков, для разведки ПЭМИН - структуры излучений разведываемых средств, географического расположения и т.д.) значительно упрощает задачу перехвата, задачей противодействия является также скрытие этих параметров от всех направлений разведывательной деятельности, а также применением сигналов с изменяющейся в процессе работы структурой и значением параметров.

Процесс распознавания (идентификации) сигнала состоит в следующем. Прежде всего, на основе априорного описания множества сигналов, с которыми может работать разведывательный приемник, вводится упорядоченное множество (система) их признаков. В пространстве возможных значений каждого признака строятся границы, разделяющие области возможных значений признаков различных сигналов. Затем устанавливается решающее правило распознавания (идентификации) сигнала. Более сложная ситуация возникает тогда, когда области значений признаков разных сигналов пересекаются, а сами признаки определяются с ошибками.

Задача радиоэлектронного противодействия, в случае использования активных помех, увеличить процент ошибки в процессе идентификации защищаемого сигнала разведывательным приемником. Чтобы исключить возможность фильтрации, имитирующий сигнал помехи незначительно отличается от полезного по несущественным (неинформативным) имитируемым параметрам. В то же время информационный параметр искажается значительно. Под информационным здесь понимается параметр, который измеряется в подавляемом РЭС.

В зависимости от ширины спектра различают помехи заградительные и прицельные. Ширина спектра заградительных помех во много раз превышает полосу пропускания приемника подавляемого РЭС. Прицельная помеха имеет спектр, ширина которого согласована с полосой пропускания приемника. Спектральная плотность прицельной помехи больше, чем помехи заградительной. Однако применение прицельных помех требует весьма точной разведки несущих частот РЭС.

Маскирующие и имитирующие помехи могут быть аддитивными и мультипликативными (модулирующими). Первые препятствую правильному приему полезных сигналов вследствие добавления сигнала помехи к полезному. Мультипликативные помехи осуществляют паразитную модуляцию полезного сигнала и тем самым искажают его параметры (амплитуду, фазу, частоту, поляризацию).

Шумовые помехи формируются генераторами случайных и псевдослучайных сигналов (чисел).

К случайным относят сигналы значение которых в любой момент времени определить невозможно, к псевдослучайным относят сигналы близкие по своим характеристикам к случайным, но являющиеся периодическими, мгновенные значения которых в любой момент времени хотя бы в принципе, но можно определить. В качестве источника случайного процесса, для формирования шумовых сигналов, могут использоваться, например, флуктуации электронов в шумовых диодах, в составе генераторов псевдослучайного сигнала первичный источник случайного процесса отсутствует, а формирование сигнала происходит по заранее заданному алгоритму.

Несмотря на основное достоинство случайных сигналов, непредсказуемость, требуемые спектральные характеристики шума в генераторах случайных сигналов достаточно трудно реализуемы, зато хорошо разработанная теория псевдослучайных сигналов позволяет конструировать относительно простые генераторы псевдослучайного шума. Поэтому многие известные и широко применяемые способы получения «шумового» сигнала на самом деле формируют псевдошумовой сигнал, по ряду своих частотных и временных параметров весьма близкий к действительно шумовому (при неограниченном росте периода псевдослучайного сигнала его характеристики стремятся к близкому ему по структуре случайному сигналу), но на самом деле в значительной степени детерминированный или имеющий существенные внутренние корреляционные связи. Такой сигнал во многих случаях может полностью заменять шумовой (при измерениях частотных характеристик, оценке помехозащищенности и пр.) Фактически детерминированность сигнала оказывается даже полезной, поскольку облегчает его параметризацию и стабилизацию. Сигнал, имеющий внутренние корреляционные связи, может быть успешно использован (и иногда используется) и в качестве защитного шума, если перехват ведется без использования корреляционной обработки принимаемой или предварительно записанной смеси полезный сигнал-шум. Однако при применении относительно несложных методов корреляционной обработки такой «шум» может быть почти всегда полностью подавлен.

Активное подавление РЛС

Маскирование шумовыми помехами:

Эффективность подавления РЛС по энергетическому критерию оценивается коэффициентом подавления. При действии на РЛС шумовых помех уменьшается вероятность правильного обнаружения и возрастает вероятность ложной тревоги.

Под коэффициентом подавления шумовым сигналом РЛС, работающей в режиме обзора, понимается минимальное необходимое отношение мощности сигнала помехи к мощности полезного сигнала на входе приемника РЛС, в пределах полосы пропускания его линейной части, при котором вероятность правильного обнаружения сигнала и ложной тревоги принимают критические значения, задаваемые с учетом необходимой степени подавления РЛС.

При наличии макета РЛС определение коэффициента подавления и рациональных параметров помехи (ширина спектра, уровень ограничения, коэффициент модуляции, индекс частотной модуляции и др.) проводится опытным путем. Для выполнения эксперимента, кроме макета РЛС, необходимо иметь источник полезных сигналов, измерители мощности и набор передатчиков помех. На вход приемного устройства РЛС подается полезный сигнал и фиксируется его мощность. Затем туда же подводится помеха, мощность которой увеличивается до тех пор, пока на экране РЛС отметка цели не скроется в шумовом фоне. Пороговое значение мощности помех замеряется. Изменением параметров помехи добиваются минимального значения коэффициента подавления.

Когда по условиям эксперимента нет возможности изменять мощность помехи, варьируют мощностью полезного сигнала.

Применение имитирующих помех:

В некоторых случаях, для дезориентации радиолокационных систем применяются имитирующие помехи, которые создают на экране РЛС ложные отметки.

Имитирующие активные помехи создаются станциями ответных помех. Активные имитирующие помехи подразделяются на однократные и многократные.

Однократная ответная помеха – это радиоимпульс, излучаемый в ответ на принятый сигнал подавляемой РЛС с некоторой задержкой. Время задержки меняется так, чтобы создать на экране РЛС имитацию реально движущейся цели. При достаточно большой мощности передатчика помех за счет воздействия через боковые лепестки диаграмм направленности антенны на экране РЛС создается несколько ложных отметок, движущихся с определенной скоростью, что значительно затрудняет работу по обнаружению.

Многократная ответная помеха – это серия радиоимпульсов, излучаемых в ответ на принятый сигнал подавляемой РЛС. Радиоимпульсы помехи и полезного отраженного сигнала по форме, длительности и мощности идентичны

Станции помех:

Станция помех, включающая разведывательный приемник и передатчик помех, характеризуется максимальной и минимальной дальностями действия. Максимальной дальностью действия станции помех называется наибольшее расстояние между подавляемой РЛС и станцией помех, на котором разведывательное устройство станции помех обнаруживает и опознает РЛС с заданной вероятностью правильного обнаружения и ложной тревоги. Значение максимальной дальности действия определяется в основном параметрами РЛС, чувствительностью разведывательного приемника и условиями прямой видимости.

Для передатчиков заградительных помех, не имеющих приемных разведывательных устройств, под максимальной дальностью действия понимается такое расстояние между РЛС и передатчиком помех, на котором мощность помехи на входе подавляемого приемника РЛС достигает его реальной чувствительности.

Минимальная дальность действия (подавления) станции помех – это расстояние до РЛС, на котором степень подавления РЭС достигает заданного значения. Минимальная дальность определяет границы зоны подавления, т.е. той области, в пределах которой помехи эффективны.

Сигналы подавляемой РЛС принимаются антенной А1, усиливаются в разведывательном приемнике РП и поступают на схему запоминания частоты СЗЧ, где на определенное время запоминается несущая частота подавляемой РЛС. Эта схема управляет блоком подстройки передатчика помех БПП, с помощью которого передатчик (генератор Г) настраивается на несущую частоту подавляемой РЛС. С выхода разведывательного приемника РП сигналы подаются также на схему индикации и регистрации, служащую для их анализа и регистрации радиотехнических параметров. В модуляторе М производится помеховая модуляция высокочастотного сигнала. Излучение помехового сигнала осуществляется передающей антенной А2

Разведывательный приемник, в зависимости от назначения станции, выполняется либо по схеме прямого усиления, либо по супергетеродинной схеме. К СЗЧ предъявляются высокие требования в отношении фиксирования несущей частоты кратковременных импульсных сигналов и ее запоминания на время, значительно превышающее длительность импульса. БПП определяет точность и время подстройки передатчика помех на заданное СЗЧ значение несущей частоты. В некоторых станциях БПП отсутствует. Генератор должен обеспечить работу в широком диапазоне волн без существенного изменения мощности и к.п.д. по диапазону, быструю перестройку по частоте в рабочем диапазоне волн подавляемого средства, высокие энергетические показатели. Модулятор включает в себя источник шумового напряжения и усилительно-ограничительные устройства. В некоторых случаях источник шумов представляет собой самостоятельное устройство и в блок модулятора не входит.

В зависимости от ширины спектра сигналов помехи различают станции прицельных шумовых, прицельно заградительных, шумовых и заградительных шумовых помех и станции имитирующих помех.

В современных сложных комплексах радиолокационные станции объединяются в системы и информация о целях и поставщиках помех, получается в результате обработки данных поступающих от многих РЛС. Данные одной РЛС дополняются и уточняются с помощью данных от других источников информации. Поэтому для получения реальной зоны подавления системы РЛС требуется учет взаимодействия большого числа РЛС.

Радиомаскировка побочных излучений в речевом диапазоне частот

При защите от перехвата информации по ПЭМИН с кабельных линий связи и защищаемых технических средств, в которых защищаемая информация циркулирует в речевом (тональном) спектре частот, находит самое широкое применение, а иногда является единственно надежным способом защиты, электромагнитное зашумление.

Речевой сигнал-сигнал сложной структуры. В качестве иллюстрации ниже показана примерная его объемная модель.

Одной из важных характеристик речи является ее формантный спектр Энергия звуков (спектральная плотность) неравномерно распределена по частотным составляющим. По оси частот может быть несколько максимумов. Их называют формантами. Формантная структура звука мало зависит от особенностей голоса. Например для русского языка характерно наличие трех формантных областей, для английского двух и т.п. Наибольшая часть энергии речи заключена в довольно узкой полосе часто от 0 до 1000 Гц. Однако на разборчивость речи существенно влияют и те спектральные составляющие, энергия которых невелика. Установлено, что наиболее важным для разборчивости являются составляющие речевого спектра, которые лежат в полосе частот 400-800 Гц.

После акустоэлектрических преобразований полученный электрический сигнал полностью идентичен по своей структуре акустическому сигналу.

Основная задача, при использовании активной маскировки (электромагнитного зашумления), обеспечить структуру шумового сигнала со спектральной плотностью, соответствующий спектральной плотности аналогового речевого сигнала и, соответственно, с уровнем обеспечивающим надежное его перекрытие.

Следует также отметить, что речевой обмен в естественных условиях подвержен влиянию множества разнообразнейших помех, и в процессе эволюции речевой и слуховой аппараты человека сформировали прекрасно сопряженную и исключительно помехоустойчивую систему. При кратковременной оценке защитного эффекта шума на «слух» при отсутствии специальных навыков очень легко ошибиться, т.к. уже при длительном прослушивании шума и, тем более, при многократном прослушивании записи выявляются многие элементы речи, не воспринимаемые при кратковременной оценке.

Поэтому, если для технических систем отношение шум/сигнал, необходимое для подавления восприятия сигнала, составляет обычно десятки процентов, то для речи, как видно из графика, подавление смыслового восприятия происходит при отношении шум/сигнал в несколько сотен процентов, а подавление признаков речи (невозможность фиксации факта разговора) достигается при отношении сигнал шум близком к 10.

В случае, когда применяемый «шумовой» сигнал содержит значительную детерминированную составляющую, которая может быть отфильтрована при перехвате, требуемое значение уровня шума еще более возрастает. Поэтому действительно стойкий защитный эффект оказывает лишь наложение шума, действительно являющегося случайным процессом и по диапазону частот полностью перекрывающим речевой сигнал.

Наиболее часто используются следующие виды шумовых помех:

-«белый» шум (шум с постоянной спектральной плотностью в речевом диапазоне частот);

- «розовый» шум (шум с тенденцией спада спектральной плотности 3 дБ на октаву в сторону высоких частот);

- «речеподобный» шум (шум с огибающей амплитудного спектра, подобной речевому сигналу).

Наиболее эффективными являются помехи типа «розовый шум» и «речеподобная» помеха. При их использовании для скрытия смыслового содержания разговоров из перехватываемых информативных излучений необходимо обеспечить превышения уровня излучения сигнала помехи над уровнем излучения информативного сигнала на 5 дБ, для скрытия тематики разговора на 10 дБ. Помеха типа «белого» шума, по сравнению с помехами типа «розовый» шум и «речеподобная», обладает несколько худшими маскирующими свойствами, проигрывая по энергетике на 1-1,5 дБ. (Примечание: вышеизложенные требования справедливы и для случаев маскировки помехой акустических сигналов).

Радиомаскировка побочных излучений средств ЭВТ

Маскировка побочных информативных излучений средств ЭВТ осуществляется путем формирования и излучения в пространство широкополосного шумового сигнала, уровень которого превышает уровень ПЭМИН.

В качестве примера формирователя сигнала ниже рассматривается автостохастический генератор шума на основе системы двух связанных транзисторных генераторов с дополнительным внешним низкочастотным воздействием. Первый генератор, содержащий нелинейный усилитель, цепь запаздывающей обратной связи (ЗОС) и инерционную цепь автосмещения, является «ведущим» и обеспечивает формирование многих колебаний (мод) на собственных частотах, определяемых задержкой сигнала в цепи ЗОС.

Второй генератор, содержащий нелинейный усилитель и цепь регулируемой обратной связи, является «ведомым», так как работает в режиме внешнего запуска от первого генератора. Он обогащает спектр колебаний системы связанных генераторов дополнительными частотными компонентами, то есть формирует вторую «сетку» собственных частот с неэквидистантной, относительно первой, расстановкой гармонических составляющих. Взаимодействие двух генераторов на нелинейностях р/n – переходов используемых активных элементов (транзисторов) обеспечивает процесс формирования хаотических (шумовых) колебаний через последовательный каскад бифуркаций удвоения периода, который в радиофизике определяется понятием динамического хаоса.

Дополнительно повысить стабильность работы устройства маскировки, улучшить статистические характеристики шумового маскирующего сигнала позволяет низкочастотный источник шума. Внешний низкочастотный шум при воздействии на систему связанных генераторов сужает полосу синхронизации и приводит к срыву возможных синхронных колебаний. При этом, наряду с дополнительной модуляцией, в системе имеют место, как параметрические процессы, так и синхронизация шумом, то есть реализуются дополнительные условия для экспоненциального расхождения фазовых траекторий генераторов. Математическим образом такого процесса является «странный аттрактор».

Электромагнитное поле помехового (маскирующего) сигнала, формируемое устройствами радиомаскировки, представляет собой нормальный стационарный случайный процесс со сплошным энергетическим спектром в диапазоне частот 100 кГц-1000 МГц и нормализованным коэффициентом качества не ниже 0,9.

Ниже, для наглядности, приведены примерные спектральные характеристики (огибающая по минимальным значениям) устройств радиомаскировки. Уровни излучений конкретных устройств отображения информации средств вычислительной техники (мониторов) и уровни ПЭМИН для НГМД и клавиатуры.

Для маскировки ПЭМИН средств вычислительной техники, размещенных в одном помещении, используется, как правило, одно устройство радиомаскировки. В больших (протяженных) вычислительных центрах, терминальных залах и т.п. используются несколько комплектов устройств радиомаскировки.

Эффективность работы устройств радиомаскировки обеспечивается использованием в качестве излучателя антенн, например типа магнитного диполя – электрической рамки (кольцевого проводника с равномерно распределенным током), у которых электромагнитное поле распределено равномерно по всем направлениям.

Схемы реализации электромагнитного зашумления

Особенности противодействия радио- и радиотехнической разведке

Существует некоторая особенность противодействия РРТР, которая определяется тем фактом, что излучаемые радиосигналы являются одновременно средством выполнения целевых функций РЭС и демаскирующим признаком, потенциально доступным противнику. В смвязи с этим на этапе разработки РЭС существует широкий выбор конструктивных решений, приводящих к компромисному удовлетворению целевым требованиям и требованиям по противодействию РРТР. При эксплуатации существующих РЭС применение технических мер противодействия с искажением характеристик излучения, как правило, ограничено имеющимися в аппаратуре возможностями и необходимостью согласования передающих и приемных трактов в рамках радиоэлектронной системы связи, навигации и т.д. С другой стороны, на этапе эксплуатации широко могут использоваться организационные меры по управлению временными, пространственными и спектральными характеристиками радиосигналов в рамках технических возможностей РЭС и допустимых способов выполнения целевых задач РЭС.

Нарушение контакта РЭС – средство РРТР достигается как описанными выше способами (экранирование и т.п.), так и введением территориальных, пространственных, временных и спектральных запретов или ограничений на излучения, когда используется информация о характеристиках, местоположении средств РРТР или трассах движения их носителей.

Затруднение ведения разведки при этом достигается применением временных режимов работы с большими паузами и (или) укорочением возможного времени наблюдения средств РРТР за РЭС путем сокращения сеансов возможной работы. Уменьшение среднего времени излучения РЭС может достигаться как за счет сокращения или оптимизации объемов информации, так и за счет использования повышенной скорости передачи информации.

Снижение мощности радиосигнала на входе приемника разведки достигается:

- уменьшением мощности излучения передатчика РЭС до минимально необходимой, для решения целевых задач;

- уменьшением коэффициента направленного действия антенны РЭС в направлении средства РРТР за счет использования антенн с узкими диаграммами направленности, либо за счет формирования провала в диаграмме направленности в направлении на средство РРТР;

- удалением РЭС от средства РРТР;

- ухудшением условий распространения радиоволн на трассе РЭС – средство РРТР за счет искусственной и естественной ионизации атмосферы, создания областей с повышенным рассеиванием или поглощением радиоволн, использованием искусственных и естественных экранов и т.п.;

- увеличение ширины спектра сигнала, что снижает мощность полезного сигнала на входе и чувствительность приемника РРТР, однако это бывает эффективным, только если противнику неизвестна структура сигнала, и она не может быть предсказана по принятой части сигнала.

Создание искусственных помех в направлении приемника разведки приводит к увеличению вероятностей ошибок типа пропуск сигнала и ложная тревога, а при достаточной мощности помех к необратимой перегрузке входных каскадов приемника РРТР.

При противодействии средствам РРТР активно используется техническая дезинформация, как например: увеличение числа РЭС (как истиных так и ложных) излучающих в одном диапазоне; снижение устойчивости параметров радиосигналов, преднамеренное искажение сигналов истиных РЭС и т.п.