Прямые признаки присущи самим объектам защиты, они обеспечивают непосредственное распознавание объекта. Чем больше вскрыто прямых признаков, тем достовернее распознавание объекта.

Косвенные демаскирующие признаки указывают на на­ личие или какую-то характеристику объекта не определен­ ную по прямым признакам. Косвенные признаки основаны на возникших в природе закономерных взаимосвязях простран­ ственного размещения отдельных объектов, а также на взаи­ мосвязях между объектами и результатами деятельности че­ ловека. Сами по себе они не обеспечивают распознавание объектов. Однако указывают на наличие объекта, не опреде­ ляемого по прямым признакам.

2.2. Видовые, сигнальные и вещественные

демаскирующие признаки, информативность

признаков

Под видовыми демаскирующими признаками следует понимать получаемые с помощью TCP признаки объектов, по которым эти объекты можно обнаружить и распознать. При­ чем демаскирующие признаки, по которым объекты обнару­ живаются, называют первичными^ а признаки, по которым объекты распознаются - вторичными.

В процессе ведения технической разведки по интере­ сующему нас объекту защиты можно выделить несколько эта­ пов обнаружения и распознавания интересующего объекта:

-обнаружение объекта разведки;

-выявление демаскирующих признаков объекта;

-распознавание объектов.

Поэтому в качестве показателей оценки возможностей технических средств разведки в видимом диапазоне длин волн

целесообразно использовать вероятности обнаружения объек­ тов PQ(t) , вероятности выделения их демаскирующих призна­

ков PB(t) и распознавание объектов на момент времени t.

Одним из наиболее эффективных способов получения разведывательной информации (демаскирующих признаков) является дешифрирование изображений, получаемых видовы­ ми средствами разведки. В процессе дешифрирования осуще­ ствляется обнаружение и распознавание объектов, то есть от­

(множество) объектов, имеющих общий признак (совокупность признаков), позволяющий отличить их от объектов другого класса (подкласса, типа). Степень деления на класс, подкласс. Тип зависит, как правило, от степени близости признаков.

По своему характеру демаскирующие признаки в види­ мом диапазоне длин волн могут быть как прямыми, так и кос­ венными (рис. 2.2).

Демаскирующие признаки, непосредственно принадле­ жащие объекту, называются прямыми демаскирующими при­ знаками, они проявляются в таких свойствах объектов, кото­ рые непосредственно передаются и воспринимаются. Для вскрытия объектов в видимом диапазоне электромагнит­ ного спектра - это конкретные характеристики объектов: форма, размер, соотношение размеров объекта, детали, структура, тон изображенного объекта. Прямые признаки без привлечения других данных с той или иной степенью досто­ верности обеспечивают непосредственное распознавание объекта. Чем больше вскрыто прямых признаков, тем досто­ вернее изображение объекта.

Рис. 2.2. Видимые демаскирующие признаки

Форма объекта - главный демаскирующий признак объектов, поскольку для них характерны геометрически пра­ вильные очертания.

Размеры приобретают значение основного демаскирую­ щего признака для объектов примерно одинаковой формы.

Демаскирующие признаки, косвенным образом указы­ вающие на наличие объекта в данной местности, называют­ ся косвенными демаскирующими признаками. Косвенные признаки основаны на возникших в природе закономерных взаимосвязях пространственного размещения отдельных объектов (комплексов объектов), а также на взаимосвязях между объектами и результатами деятельности человека.

Сами по себе они не обеспечивают распознавание объектов. Однако указывают на наличие объекта, не определяемого по прямым признакам. Признаки наличия объекта определяют­ ся по тени самого объекта, возникающей в условиях солнеч­ ного освещения.

Ккосвенным демаскирующим признакам относятся: состояние объекта (движущийся, неподвижный), следы дея­ тельности, тень от объекта, взаимное расположение объектов

ирезультаты деятельности, в том числе и следы как признаки деятельности объекта.

Ксигнальным демаскирующим признакам можно отне­

сти демаскирующие признаки как в радиодиапазоне, так и в акустическом диапазоне длин волн (рис. 2.3).

Признаки сигналов описывают параметры полей и элек­ трических сигналов, генерируемых объектов: их мощность, частоту, вид (аналоговый, импульсный), ширину спектра и т.д.

В радиоэлектронике под сигналом понимается изме­ няющаяся физическая величина, однозначно отображающая сообщение. Сигнал, несущий информацию о физической ве­ личине, состоянии исследуемого объекта или процесса, назы­ вается информационным. То есть под сигналом понимается распространяющийся в пространстве носитель с информаци­ ей, содержащейся в значениях его физических параметров. К ним относятся: собственные (обусловленные тепловым движением электронов, радиоактивные) излучения объектов, отраженные от объектов поля и волны, электромагнитные поля и электрический ток от созданных человеком источни­ ков сигналов. Источники сигналов с защищаемой информа­ цией могут рассматриваться как автономные объекты защи­ ты, так и в составе более сложных объектов.

Сигнальные демаскирующие признаки подразделяются по форме на аналоговые и дискретные; по физической приро­ де - на акустические, электрические, магнитные, электромаг-

нитные, корпускулярные, материально-вещественные; по ви­ ду информации - на речевые, телеграфные, факсимильные, телевизионные, условные; по регулярности появленияна регулярные, случайные (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Сигнальные демаскирующие признаки

К аналоговым относятся сигналы, уровень (амплитуда) которых может принимать произвольные значения в опреде­ ленном для сигнала интервале.

Амплитуда простого и достаточно распространенного в природе гармонического сигнала изменяется по синусои­ дальному закону

где А - амплитуда сигнала; со = 2я/ - круговая частота; Ф - фаза колебания.

Большинство аналоговых сигналов имеет сложную форму. Периодические (повторяющиеся через время Тп - пе­ риод) сигналы произвольной формы могут быть представле­

жение и уровень различных спектральных составляющих не­ прерывно меняется, и спектр выглядит как сплошной.

В соответствии с изменением амплитуды аналогового сигнала меняется его энергия или мощность. В зависимости от времени измерения энергии сигнала различают среднюю и мгновенную мощность. Десятичный логарифм отношения максимальной мощности сигнала к минимальной называется динамическим диапазоном сигнала.

Таким образом, аналоговый сигнал описывается набо­ ром параметров, являющихся его признаками. К ним отно­ сятся:

-частота или диапазон частот;

-фаза сигнала;

-длительность сигнала;

-амплитуда или мощность сигнала;

-ширина спектра сигнала;

-динамический диапазон сигнала.

Удискретных сигналов амплитуда имеет конечный, за­ ранее определенный набор значений. Наиболее широко при­ меняется двоичный (бинарный) дискретный сигнал: в ЭВМ,

втелеграфии, при передаче данных. Информационные сигна­ лы, циркулирующие в ЭВМ PC, имеют два уровня амплиту­ ды: низкий (О В) и высокий (5 В). Осциллограмма бинарного сигнала представлена на рис. 2.5.

Дискретный сигнал характеризуется следующими па­ раметрами:

-амплитуда (А) и мощность (Р);

-длительность импульса ти;

- период Тп или частота Fa = l/T n повторения импульсов;

-ширина спектра сигнала AFC;

-скважность импульсов а = Тп/ти.

Sit)

По физической природе сигналы могут быть акустиче­ скими, электрическими, магнитными, электромагнитными (в радиодиапазоне - радиосигналы), корпускулярными (в виде потоков элементарных частиц) и материально-вещественными (пахучие добавки в газе подают сигнал об его утечке).

Сигналы по виду передаваемой информации делятся на речевые, телеграфные, телекодовые, факсимильные, телеви­ зионные, о радиоактивных излучениях и условные. Теле­ графные и телекодовые сигналы используются для передачи буквенно-цифровой информации с низкой и высокой скоростью соответственно. Факсимильные и телевизионные сигналы обеспечивают передачу неподвижных и подвижных изобра­ жений. Сигналы радиоактивных излучений являются дема­ скирующими признаками радиоактивных веществ. Условные сигналы несут информацию, содержание которой предвари­ тельно определено между ее источником и получателем, на­ пример, горшок с цветком на подоконнике в литературных произведениях о разведчиках - о провале явки.

По времени появления сигналы могут быть регулярны­ ми, время появления которых получателю информации из­ вестно, например, сигналы точного времени, и случайные, когда это время неизвестно. Статистические характеристики

Вещества делятся на простые и сложные (химические соединения). Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента, сложные - из различных элементов. По свойствам химические элементы условно делятся на ме­ таллы и неметаллы. К металлам относятся простые вещест­ ва, имеющие в обычных условиях кристаллическую струк­ туру, хорошую теплопроводность и электропроводность. Простые вещества, не обладающие признаками металлов, относятся к неметаллам.

Большинство сложных соединений, в состав которых входит элемент углерод, относятся к органическим. Соедине­ ния, не содержащие углерод, относятся к неорганическим со­ единениям.

Признаки, по которым можно обнаружить и распо­ знать вещество, то есть определить его состав, строе­ ние и свойства, в смеси других веществ, являются дема­ скирующими.

Потенциальные возможности обнаружения и распозна­ вания демаскирующих веществ зависят от концентрации в смеси добываемых веществ. Минимально допустимые зна­ чения концентрации демаскирующих веществ, исключающие получение злоумышленниками защищаемой информации, используются в качестве норм при обеспечении безопасности информации о признаках вещества (рис. 2.7).

По физическому составу вещества могут быть однород­ ными: твердыми, жидкими, газообразными, и неоднородны­ ми - в виде эмульсий.

По химическому составу вещества делятся на органиче­ ские и неорганические. В свою очередь, органические веще­ ства делятся на углеводороды, кислородсодержащие и азот­ содержащие, неорганические - на оксиды, кислоты, основа­ ния и соли.

Изотопный состав характеризует стабильность или не­ стабильность ядер веществ или, другими словами, наличие радиоактивных изотопов у рассматриваемого вещества.

Ионный состав вещества определяется при нахождении его в ионизированном состоянии, называемом плазмой и воз­ никающем под действием высокой температуры или газового разряда.

Строение веществ описывается на макроскопическом, микроскопическом и субмикроскопическом уровнях, на по­ следнем—в виде кристаллической решетки, макромолекул, молекул, субатомных частиц и атомов.

Механические свойства вещества характеризуют их прочность на сжатие и растяжение, твердость, вязкость, плот­ ность, пористость, пластичность, смачиваемость, непрони­ цаемость и т.д.

Химические свойства вещества определяются по ре­ зультатам взаимодействия его с другими веществами.

Акустические свойства определяют скорость передачи и поглощения звука в веществе.

Графики спектральных коэффициентов яркости (СКЯ) различных типов имеют свои особенности в определенном интервале длин волн как в положении пика спектра, так и конфигурации СКЯ, что может использоваться в качестве демаскирующих признаков объектов (рис. 2.8).

1. Свежевыпавший снег.

2. Лиственный лес летом.

3. Хвойный лес.

4. Бетонная дорога.

5. Асфальтовая дорога.

6. Грунтовая дорога.

Рис. 2.8. Графическое представление коэффициентов яркости в зависимости от длины волны

Для характеристики отражательных свойств земной по­ верхности широко пользуются величиной альбедо. Альбедо определяется как отношение потока излучения Ф(А,), отра­ женного данной поверхностью по всем направлениям в ионо­ сферу, к потоку Ф0(А), упавшему на эту поверхность. Разли­ чают спектральное альбедо Ах, определяемое для узкого спектрального интервала ДА., и интегральное альбедо или просто альбедо А для широкой спектральной зоны.

Индикатриса отражения характеризует зависимость яр­ кости объекта от угла наблюдения и угла, образованного на­ правлениями осей падающего потока. Различают три вида индикатрис: зеркального, диффузионного и смешанного от­ ражения (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Виды индикатрис: а - зеркального отражения; б —диффузионного отражения; в —смешанного отражения

Освещенность аэроландшафта создается прямой (на­ правленной) солнечной радиацией и рассеянной радиацией, обусловленной рассеивающими свойствами атмосферы и объектов аэроландшафта.

Естественная суммарная освещенность Ес аэроланд­ шафта при безоблачном небе или частичной облачности складывается из прямой освещенности Еа, создаваемой не­ посредственно лучами Солнца, и рассеянной освещенностью Ер, получаемой от небесного свода и отраженной от земной поверхности, т.е.

щенность равна рассеянной, причем во многих случаях вклад рассеяния света подстилающей поверхностью Земли в сум­ марную освещенность невелик.

Прямая освещенность на горизонтальной плоскости вычисляется по формуле

(2.12)

где Е0 - солнечная световая постоянная (освещенность на границе атмосферы), Е0 =130-103 лк ; та - коэффициент про­

зрачности атмосферы для лучей Солнца, находящегося в зе­ ните (прозрачность атмосферы в вертикальном направлении).

Формула (2.12) справедлива для hQ>20°

Рассеянная освещенность Ер, которая дает на горизон­

тальной плоскости свет неба, определяется сложной зависи­ мостью. В общем виде ее можно записать как

где g —коэффициент, зависящий от расположения Солнца А0 и прозрачности атмосферы та .

Рассеянное излучение создает освещенность теневых участков земной поверхности, увеличивая их относительную яркость, что позволяет снимать объекты, в пределах таких участков получая определенную информацию об объектах.

Облачность существенно влияет на суммарную осве­ щенность. Наличие облачности высоких ярусов, не закры­ вающих солнечный диск, увеличивает рассеянное излучение и при сохранении значения прямой освещенности увеличива­ ет суммарную величину на 20...30 % по сравнению с осве­ щенностью при безоблачном небе. Низкая облачность так же, как и тени от облаков, снижает суммарную освещенность в 2...5 раз в зависимости от высоты стояния Солнца.

При снежном покрове и облачности многократное от­ ражение ими излучения повышает суммарную освещенность, особенно в теневых участках.

Наряду с отражением солнечной энергии все объекты, температура которых отличается от 0К излучают тепловую энергию. При этом интенсивность и спектр излучения зави­ сят от температуры излучающего тепло объекта.

Энергетическую яркость объекта в инфракрасном (ИК) диапазоне электромагнитных волн можно определить по формуле

где Мх - спектральная плотность энергетической яркости

где а = 5,6693 • 10'8 - постоянная Стефана-Больцмана, Вт/(м2к4); Хт- 2988/Г - длина волны, соответствующая максимально­ му значению спектральной плотности энергетической ярко­ сти абсолютно черного тела при температуре Т, мкм;

Т- температура объекта, К.

Вдиапазонах длин волн 0,76...3,0 мкм мощность собст­ венного теплового излучения объектов значительно меньше мощности отраженного потока солнечной энергии. В диапа­ зонах 3...5 мкм и 8... 14 мкм мощность излучения объектов определяется в основном мощностью их собственного тепло­ вого излучения.

Для дальней зоны ИК-излучения энергетическую яр­ кость объекта можно приблизительно рассчитать по формуле

Средняя температура поверхности Земли близка к 290 К (17 °С). Максимум ее вторичного теплового излуче­ ния, график которого имеет вид широкой и пологой кривой, охватывающей диапазон 3,0... 15 мкм, приходится на 9,7 мкм (рис. 2.10).

В представляющем интерес для разведки интервале температур от 250 до 325 К его положение существенно не меняется. Однако разведываемые объекты могут иметь соб­ ственные источники тепловой энергии, например, высоко­ температурные элементы автомашины, дизельэлектростанции, температура которых значительно выше температуры фона. Максимум теплового излучения таких объектов будет смещена в коротковолновую область, что является важным демаскирующим признаком. Важно учитывать и тот факт, что объекты под действием солнечной радиации в течение дня по-разному нагреваются и по-разному отдают накоплен­ ное тепло в окружающее пространство, что также может ис­ пользоваться в качестве демаскирующего признака.

На аэроизображениях объекты обнаруживаются, если они отличаются от элементов фона. Объекты, имеющие раз­ личную яркость, отображаются на аэроизображениях различ­

ной плотностью тона, так называемыми ступенями серого тона и, следовательно, могут быть обнаружены. Критерием обнаружения является контраст. То есть контраст объекта с окружающим фоном является первичным условием для вы­ деления демаскирующих признаков объекта и его распозна­ вания. Следовательно, контраст объекта можно считать пер­ вичным демаскирующим признаком.

Для определения контраста используют различные за­ висимости. Наиболее часто для расчета контраста использу­ ют формулу

где B2,B t - яркости контрастирующих поверхностей (объ­ ектов).

Контраст, определяемый по этой формуле, называется визуальным или физиологическим.

В видимом и ближнем инфракрасном диапазонах элек­ тромагнитных волн контраст на входе оптической системы средств разведки К' за счет яркости дымки несколько снижа­ ется и рассчитывается по формуле

в

где х —— 5----- коэффициент задымленности;

Ва - яркость дымки;

В0 - яркость абсолютно белой идеально рассеиваемой

поверхности.

В средней и дальней зонах ИК-излучения яркость дымки не оказывает существенного влияния на изменение контраста.

При обнаружении объектов на аэроизображениях их распознавание осуществляется по вторичным демаскирую­ щим признакам, к которым относятся: форма, структура по­ верхности объекта, их тени и т.д.

2.4. Физические основы

проявления демаскирующих признаков

в радиолокационном и радиотепловом диапазонах

электромагнитных волн

Радиолокацией называют прием и анализ сигналов, из­ лучаемых или отражаемых различными объектами (космиче­ скими аппаратами, объектами на поверхности Земли и т.д.). Цель анализа, как правило, заключается в определении коор­ динат объектов, их принадлежности к определенному виду, а также получении других сведений, характеризующих объ­ екты защиты (рис. 2.11).

Различают активную и пассивную радиолокацию. В случае активной локации объекты облучаются радиопере­ датчиком, размещенным на поверхности Земли или летатель­ ном аппарате. Там же осуществляется прием отраженных объектом сигналов. В случае пассивной локации принимают­ ся и анализируются сигналы, источником которых является сам объект или передатчик, используемый в качестве маячка. Так, например, в радиотепловом диапазоне в качестве сигна­ лов используется собственное излучение нагретых тел. При­ ем этих сигналов осуществляется обычными радиотехниче­ скими методами.

Таким образом, как в случае активной, так и пассивной локации физические основы проявления демаскирующих признаков заключаются в приеме электромагнитных сигна­

лов. Мощность этих сигналов может быть вычислена по од­ ной из следующих формул:

_ РаО Х а лКк

(2.20)

(4л)3 Z)4

(2.21)

(4лD)1

(2.20) - используется для вычисления мощности на входе приемника при активной локации; (2.21) - для вычисления мощности на входе приемника при пассивной локации:

где Рп - мощность передатчика сигналов;

Gn - коэффициент усиления передающей антенны;

X - длинна волны передатчика;

стц - эффективная поверхность отражения объекта раз­ ведки; а п - поверхность собственного излучения объекта раз­ ведки;

Рисг - мощность источника;

Gu — коэффициент усиления антенны маяка (при изо­ тропном излучении), например в радиотеплонавигации, применяется равным единице; Косл - коэффициент ослабления при распространении ра­

диоволн в пространстве.

В активной локации сигналы проходят путь от объекта

и обратно. Поэтому К^ = 102аО, а при пассивной локации не­

обходимо учитывать трассу распространения не только в од­

ном направлении, где =10а/>

Здесь D - расстояние до объекта локации в км; а - затуха­ ние на один километр трассы в дБ/км.

Рис. 2. II. Определение координат объекта за счет отраженного радиолокационного сигнала

Для радиолокационных станций отношение сигнал/помеха определяется по формуле

где к - постоянная Больцмана;

Т - температура антенны; X - длина волны;

S - площадь разрешаемого элемента;

Af - полоса частот усиления высокой частоты приемника. Возможность обнаружения демаскирующих признаков в процессе разведки в конечном счете зависит от отношения

сигнал-помеха, реализуемого в каждом случае на выходе ли­

нейной части приемного устройства. Это отношение выража­ ется соотношением

(2.24)

СТпор

где а ц - эффективная поверхность отражения объекта раз­ ведки;

Стф - удельная отражающая поверхность элементов фона

(трава, деревья, бетон и др.); стП0[} - пороговая чувствительность РЛС, выраженная че­

рез площадь рассеивания;

я/2

S - площадь разрешаемого элемента, равная S =—- где

/р - линейная разрешающая способность РЛС.

Как видно из формулы, возможность обнаружения объ­ ектов определяется тем, насколько контрастно наблюдается

объект. При условии, что стц = a£<S обнаружить объект не­

возможно. При g = 8...10 объект обнаруживается с высокой

степенью вероятности (Р^, ~ 1 )•

Применительно к случаю радиотеплолокации отноше­

где gBXотношение мощности помехи на входе антенны;

Af - полоса пропускания фильтра нижних частот; AF - полоса пропускания приемного устройства.

В радиотеплолокаторах g реализуется в пределах 10..Л00, и объекты обнаруживаются с высокой степенью ве­ роятности.