WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

По рисункам видно, что для заданного отношения сигнал/шум и фиксированной вероятности ложной тревоги для квадратурного канала вероятность пропуска информационной составляющей ПЭМИ ТС в 2-3 раза меньше чем для амплитудного канала. Аналогично можно показать, что для заданных вероятностей правильного обнаружения и ложной тревоги отношение сигнал шум для квадратурного канала будет ниже. Например, для вероятности правильного обнаружения РD = 99% и вероятности ложной тревоги РFA = 10% выигрыш квадратурного канала в отношении сигнал/шум составляет 6 дБ.

Проведенное моделирование системы обнаружения показало, что использование предложенного алгоритма обнаружения информационных составляющих ПЭМИ ТС позволяет повысить вероятность правильного обна Вероятность обнаружения Вероятность обнаружения ружения, уменьшить пороговое значение отношения сигнал/шум, а также увеличить точность определения частот информационных сигналов.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований побочных электромагнитных излучений технических средств на примере излучения от накопителя на жестких магнитных дисках персонального компьютера. Представлены основные сведения о накопителях на жестких магнитных дисках. Показана структурная схема измерительной установки, использованной для обнаружения побочных электромагнитных излучений технических средств.

Экспериментальные исследования по обнаружению информационных составляющих ПЭМИ технических средств проводились на базе измерительной лаборатории Федерального государственного унитарного предприятия «Научно-производственное предприятие «Гамма». Схема экспериментального стенда показана на рис. 6.

Антенная система Анализатор Модуль Техническое спектра АЦП средство Выход ПЧ Рис. 6. Схема экспериментального стенда проведения измерений ПЭМИ технических средств При проведении исследований использовалось следующее контрольноизмерительное оборудование:

- антенна дипольная активная П6-51, рабочий диапазон частот 9 кГц – 300 МГц;

- анализатор спектра Agilent E4407B;

- модуль аналого-цифрового преобразования;

- персональный компьютер.

Антенна дипольная активная П6-51 предназначена для измерения электрической составляющей напряжённости электромагнитного поля. Антенны такого типа используются при решении задач электромагнитной совместимости технических средств, а также для определения и контроля предельно допустимых уровней электромагнитных полей технических средств.

Широкополосный анализатор спектра Agilent E4407B представляет собой современный высокотехнологичный прибор, обладающий широкими возможностями измерения спектра сигналов. Для получения анализируемых сигналов большой длительности прибор оснащен опциональной платой выхода промежуточной частоты.

Для получения цифрового сигнала с выхода промежуточной частоты анализатора спектра сигнал подавался на специально разработанный цифровой блок формирования квадратур. Использование этого модуля позволило получать и обрабатывать на компьютере комплексную огибающую принимаемого сигнала. Для управления параметрами работы приборов, накопления измеренных данных и их последующей обработки используется персональный компьютер.

Также в четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований ПЭМИ ТС для разных режимов работы системы обнаружения. Сигналы на выходе корреляторов амплитудного и квадратурного каналов для частоты настройки 17 МГц, диапазона анализируемых частот F = 30 МГц и полосы пропускания ФПЧ FПЧ = 100 кГц показаны на рис. 7.

0.0.0.0.0.06 0.0.0.0.0 10 20 30 10 20 Частота, МГц Частота, МГц а) б) Рис. 7. ВКФ измеренного ПЭМИ ТС с опорным сигналом для амплитудного (а) и квадратурного каналов (б).

F = 17 МГц, F = 30 МГц, FПЧ = 100 кГц.

Из рисунков видно, что информационные составляющие ПЭМИ жесткого диска повторяются с частотой, кратной частоте F1 = 1,32 МГц. При этом из-за близкого расположения друг к другу частот информативного сигнала жесткого диска и широкой полосы пропускания фильтра промежуточной частоты на выходе коррелятора амплитудного канала произошло наложение соседних лепестков взаимнокорреляционной функции. Это привело к невозможности оценить Уровень Уровень точные значения частот информационных составляющих ПЭМИ ТС. При этом на выходе коррелятора квадратурного канала структура сигнала сохранилась, и определить информативные частоты не составляет труда.

В пятой главе решена задача разработки и реализации измерительного комплекса для обнаружения информационных составляющих ПЭМИ технических средств. Проведен обзор современных измерительных комплексов на основе сканирующих приемников, селективных микровольтметров и анализаторов спектра. Показано, что представленные на отечественном рынке комплексы для проведения исследований ПЭМИ радиотехнических устройств позволяют в ручном или автоматическом режимах решать задачи анализа излучений и наводок технических средств обработки, хранения и передачи информации. Измерительные комплексы классифицируются по принципу построения и функциональным возможностям.

Простейшим устройством, позволяющим проводить измерения и поиск информативных излучений ТС является индикатор электромагнитных излучений. Такой индикатор состоит из слабонаправленной антенны, широкополосного усилителя, амплитудного детектора и порогового устройства. Прибор регистрирует интегральный уровень электромагнитных излучений в месте приема.

Другой класс измерительных устройств – сканирующие приемники. Выделяют три основных режима работы сканирующих приемников: автоматическое сканирование в диапазоне частот; автоматическое сканирование на заданных частотах; сканирование в ручном режиме.

Другую группу измерительных приборов, используемых для поиска информативных излучений ТС, представляют анализаторы спектра, рабочий диапазон которых достигает десятков гигагерц. Основное достоинство анализаторов спектра заключается в возможности наблюдения за изменениями панорамы радиосигнала в выбранном частотном диапазоне и регистрации его основных параметров. Крупнейшими производителями профессиональных анализаторов спектра являются фирмы Agilent и Rohde&Schwarz.

В главе представлен разработанный и изготовленный блок формирования квадратур, включающий в себя аналого-цифровой преобразователь, сигнальный процессор и систему накопления и передачи данных в компьютер.

Предложена структура измерительного комплекса, позволяющего реализовать разработанный алгоритм обнаружения информационных составляющих побочных электромагнитных излучений технических средств на основе квадратурной обработки измеренных сигналов.

Для реализации системы обнаружения информационных составляющих ПЭМИ технических средств в рамках создания цифрового блока формирования квадратур был разработан, изготовлен и отлажен модуль аналогоцифрового преобразования. Основные характеристики цифрового блока формирования квадратур приведены в табл. 1.

Таблица Технические характеристики цифрового блока формирования квадратур Наименование параметра Значение Разрядность АЦП 12 бит Частота дискретизации АЦП 200 МГц Коэффициент децимации Результирующая частота дискретизации 1,5625 МГц Разрядность сигналов квадратур 16 бит Несущая частота анализируемого сигнала 21,4 МГц В системе обнаружения информационных составляющих побочных электромагнитных излучений технических средств предложено использовать модуль цифрового преобразования (МЦП) радиосигнала промежуточной частоты. Использование этого модуля позволит выполнять обработку комплексной огибающей принимаемого сигнала и осуществлять амплитудное и частотное детектирование непосредственно на управляющем компьютере. Основные функции и задачи МЦП следующие:

1. Аналого-цифровое преобразование сигнала с выхода промежуточной частоты анализатора спектра.

2. Предварительная цифровая обработка данных, полученных с АЦП:

- формирование сигналов квадратур;

- цифровая фильтрация сигналов в квадратурных каналах;

- децимация выходных потоков данных.

3. Передача данных на управляющий компьютер.

В заключение главы предложены пути автоматизации процесса обнаружения информационных составляющих побочных электромагнитных излучений технических средств.

Заключение Диссертационная работа посвящена разработке алгоритма поиска и обнаружения информационных составляющих побочного электромагнитного излучения технических средств с использованием квадратурной обработки и реализации радиотехнической системы обнаружения. Разработанная система обнаружения и блок цифровой обработки могут быть эффективно применены для решения задач обеспечения информационной безопасности технических средств обработки, хранения и передачи информации.

Проведенный обзор по материалам отечественных и зарубежных источников в области анализа побочных электромагнитных излучений технических средств (ТС) обработки, хранения и передачи информации с точки зрения информационной безопасности показал, что выбранное направление исследований является востребованным, актуальным и перспективным.

По результатам исследований, проведенных в рамках данной диссертации, получены следующие основные результаты и сделаны следующие выводы.

1. Разработана модель формирования информационных составляющих электромагнитного излучения технических средств, учитывающая особенности сигналов, обрабатываемых в различных технических средствах обработки, хранения и передачи информации.

2. Разработана частотно-временная модель системы обнаружения информационных составляющих побочного электромагнитного излучения технических средств обработки, хранения и передачи информации, учитывающая режим работы измерительного оборудования.

3. Проведено стохастическое компьютерное моделирование процессов обнаружения информационных составляющих ПЭМИ технических средств для заданных значений полосы частот и времени наблюдения сигнала, позволившее оценить технические характеристики измерительного комплекса в разных режимах работы.

4. Разработан алгоритм обнаружения информационных составляющих ПЭМИ технических средств обработки, хранения и передачи информации, позволяющий уменьшить вероятность пропуска более чем в два раза при вероятности ложной тревоги 10 % для заданного отношения сигнал/шум по сравнению с известными алгоритмами за счет использования комплексной огибающей измеренного сигнала и учета характеристик измерительной системы.

5. Разработан и реализован модуль аналого-цифрового преобразования с частотой дискретизации 200 МГц, осуществляющий дискретизацию радиосигнала промежуточной частоты, синхронное детектирование, выделение квадратурных составляющих, децимацию, цифровую фильтрацию и передачу обработанных данных на компьютер по шине USB 2.0. Разработанный интерфейс связи АЦП с компьютером позволяет при необходимости гибко управлять параметрами и режимами работы модуля АЦП: коэффициентом децимации, полосой сигнала, объемом накапливаемых данных, – в широких пределах.

6. Разработан и реализован измерительный комплекс для обнаружения информационных составляющих ПЭМИ технических средств, содержащий антенную системы, анализатор спектра, АЦП с блоком цифровой обработки и персональный компьютер, обеспечивающий возможность автоматизации проведения измерений излучений технических средств, динамичное управление параметрами и режимами работы измерительного комплекса и возможность проведения измерений в условиях реальной электромагнитной обстановки. Разработанный измерительный комплекс позволяет анализировать ПЭМИ ТС в диапазоне частот от единиц мегагерц до десятков гигагерц с полосой анализируемых сигналов от 10 кГц до 750 кГц, временем накопления от единиц миллисекунд до десятков секунд и динамическим диапазоном до 110 дБ.

7. Проведены экспериментальные исследования по обнаружению информационных составляющих ПЭМИ технических средств, показавшие адекватность разработанных моделей сигналов ПЭМИ и измерительной системы и подтвердившие работоспособность разработанного алгоритма обнаружения и измерительной системы в целом.

Публикации по теме диссертации:

1. Бехтин М.А., Кузнецов Ю.В., Баев А.Б., Сергеев А.А., «Развитие методов анализа электромагнитных излучений в широкой полосе частот», «Успехи современной радиоэлектроники», № 1-2, стр. 132-139, 2009 г.

2. Бехтин М.А., Кузнецов Ю.В., Баев А.Б., Сергеев А.А., «Корреляци онный метод обнаружения информационных составляющих побочных электромагнитных излучений технических средств», «Технологии ЭМС», № 2, стр. 3-12, 2009 г.

3. Бехтин М.А., Кузнецов Ю.В., Баев А.Б., Сергеев А.А., Непараметрические методы анализа широкополосных электромагнитных излучений. 10-я Международная конференция и выставка «Цифровая обработка сигналов и ее применение», Москва, с. 370-374, март 2008 г.

4. Бехтин М.А., Кузнецов Ю.В., Баев А.Б., Применение многоуровневого аналого-цифрового преобразования при измерении широкополосных электромагнитных излучений во временной области. Радиотехника, № 8, с. 50-58, 2006 г.

5. Бехтин М.А., Кузнецов Ю.В., Методы проведения измерений широкополосных излучений при решении задачи электромагнитной совместимости. Научно-техническая конференция молодых ученых «Информационные технологии и радиоэлектронные системы», посвященная 80-летию профессора П.А. Бакулева, Москва, МАИ, апрель 2008 г.

6. Бехтин М.А., Кузнецов Ю.В., Система измерения электромагнитного излучения технических средств. Научно-техническая конференция молодых ученых факультета «Радиоэлектроники летательных аппаратов», Москва, МАИ, с. 149-154, апрель 2007 г.

7. Бехтин М.А., Баев А.Б., Кузнецов Ю.В., Ноздрин В.В., Анализ временных и частотных методов измерения электромагнитных излучений в сверхширокой полосе частот, Юбилейная научно-техническая конференция молодых ученых «Информационные технологии и радиоэлектронные системы», Москва, МАИ, май 2006 г.

8. Бехтин М.А., Баев А.Б., Кузнецов Ю.В., Ноздрин В.В., Программноаппаратный комплекс измерения ЭМИ в сверхширокой полосе частот во временной области, Юбилейная научно-техническая конференция «Инновации в радиотехнических информационно-телекоммуникационных технологиях», Москва, МАИ, октябрь 2006 г.

9. Бехтин М.А., «Использование вейвлет-преобразования при обработке радиолокационных сигналов», Международная молодежная научнотехническая конференция студентов, аспирантов и ученых “Молодежь и современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2006”, Севастополь, апрель 2005 г.

10. Бехтин М.А., Кузнецов Ю.В., Баев А.Б., Шевгунов Т.Я., «Представление широкополосных СВЧ структур с использованием передаточных функций», Международной научной конференции ИРЭМВ-2005 «Излучение и рассеяние электромагнитных волн», посвященной 110 годовщине Дня радио, Таганрог, июнь 2005.

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.