2188

2.Для ФР, как и для РТР, применим метод анализа систем, основанный на преобразовании Фурье – преобразовании сигнала.

3.Основными элементами канала утечки информации для ФР являются:

объект, расположенный на фоне других объектов; атмосфера; оптическая система фотоаппарата; фотопленка;

оператор-дешифровщик (глаз).

4. Каждый из перечисленных элементов можно характеризовать соответствующей ЧКХ, поэтому математическая модель канала ФР представляет набор ЧКХ отдельных ее элементов.

4.2. Математическая модель канала утечки информации применительно к фотографической разведке

В оптике, когда глаз наблюдает за сценой, интегрируется сразу несколько элементов разрешения. В случае каналов ФР сущест-

вует понятие воспринимаемого отношения сигнал/шум (с/ш) – это эквивалентное отношение с/ш, которое воспринимается глазом:

где qэ - отношение с/ш в пределах одного элемента разрешения; nэ -

количество элементов разрешения, а элемент разрешения – это квадрат со стороной L, который еще фиксируется глазом (так как глаз не воспринимает точки, расположенные очень близко).

Отношение с/ш в одном элементе разрешения определяется:

-шумами глаза (одна и та же картина воспринимается поразному);

-шумами пленки (истинная сцена формируется на пленке, а глаз рассматривает фотоснимок).

Отношение с/ш в одном элементе разрешения определяется

51

только шумами пленки, которые намного больше шумов глаза:

где D - разность оптических плотностей изображения на фотопленке между объектом и фоном, э - среднеквадратическое значе-

ние шумов гранулярности фотопленки в элементе разрешения (то есть, если засветить фотопленку, а потом увеличить изображение, то

будет вид мозаики, а не сплошное изображение). D и э измеря-

ются в условных единицах оптической плотности.

Оптическая плотность – прозрачность, т.е., если пленка 100% пропускает свет, оптическая плотность максимальна, а по мере замутнения оптическая плотность уменьшается. Величина шумов гранулярности определяется экспериментально на основе параметрических исследований и является характеристикой качества фотопленки.

где S э - площадь элемента разрешения

Подставляя (4.3) в (4.2), получим расчетное отношение с/ш в одном элементе разрешения:

Необходимо иметь зависимость между действующей на пленку экспозицией П и оптическими плотностями. Эту зависимость от-

ражает характеристическая кривая фотопленки D(П), которая представлена на рис. 4.4.

52

Рис.4.4. График характеристической кривой фотопленки

В пределах линейного участка:

где - коэффициент контрастности фотопленки показывает, как

единица приращения оптической плотности зависит от единицы приращения потока энергии (как увеличивается оптическая плотность при увеличении на единицу потока падающей энергии).

Если объект находится на фоне, то мы его воспримем только в том случае, когда оптические плотности объекта и фона различны.

Освещенность отдельных фрагментов объекта неодинакова, но мы полагаем, что освещенность объекта и фона одинакова. На пленку идет разная экспозиция от объекта и фона.

Освещенность объектива от объекта:

ет расходимость излучения в пространстве (излучение идет не по прямой, а волновыми фронтами), а - коэффициент поглощения

(показывает, во сколько раз отраженное излучение от объекта до объектива будет ослаблено атмосферой).

Освещенность объектива от фона:

53

Рассмотрим миру, разрезанную вертикально и изображенную в виде

Рис.4.5.Представление миры в виде синусоиды

На входе объектива имеем суперпозицию двух освещенностей

Eооб и Е фоб , причем максимум амплитуды соответствует освещен-

ности объекта, а минимум – освещенности фона на заданной пространственной частоте. При передаче через любое пассивное звено контраст уменьшается. Если звеньев будет много, то контраст сойдет на нет; а средняя составляющая не меняется, меняется только размах амплитуд относительно средней составляющей.

54

Рассчитаем экспозицию от объекта и фона на фотоаппарате. Так как освещенность объекта и фона определяется освещенностью земли и спектральными коэффициентами освещенности объекта и фона, то получим выражение, которое учитывает и пространственные, и энергетические характеристики объекта.

Экспозиция на фотоаппарат от объекта:

В (4.9) не учитываем ЧКХ, так как пространственная частота фона приближенно равна 0.

На основании (4.5) имеем

55

где rд - коэффициент задымленности атмосферы.

а

Чтобы перейти к расчету отношения с/ш, необходимо определить число элементов разрешения. Для этого рассмотрим рис.4.6, на

котором F – это фокус аппаратуры, а DН – дальность наблюдения (расстояние от объекта до объектива).

Рис.4.6. К определению числа элементов разрешения

Если изображение имеет площадь Su (площадь пространст-

венного интегрирования), а Э–площадь элемента разрешения, то получаем формулу для расчета числа элементов разрешения:

Входящая в (4.12) величина площади пространственного интегрирования глазом оператора вследствие физиологических особенностей процесса зрительного восприятия ограничена величиной, равной площади от 100 до 160 элементов разрешения.

Поэтому для расчета Su используется формула:

56

Подставляя (4.12) в (4.1) и получаем:

Необходимо далее определить вероятность обнаружения. При анализе процесса восприятия изображения было установлено, что зрительный анализатор может быть аппроксимирован оптимальным приемником с пороговым отношением равным 4,2.

Известно, что / 8 /:

Pобн (qв ) W (qв )dqв ,

3.2

тогда зависимость вероятности обнаружения от отношения с/ш примет вид как на рис. 4.7.

Рис.4.7. Вероятность обнаружения

57

4.3. Классификация методов и средств защиты информации от фотографической разведки

Как и в случае радиоразведки, существуют активные и пассивные методы ЗИ от ФР. Для рассмотрения данных методов вводится понятие активной помехи. Активная помеха – это помеха, которая специально создана для увеличения мощности мешающего сигнала на входе разведприемника на основе специальных генераторов (лазеры, прожекторы).

Средства ЗИ от ФР составляют:

активные средства;

пассивные средства.

К активным средствам относят прожекторы и квантовые генераторы. Применение прожекторов приводит только к засветке разведаппаратуры, так как нельзя создать достаточно высокую плотность энергии. Использование квантовых генераторов может привести к необратимым изменениям приемной аппаратуры.

Если средство заявлено как средство национального контроля, то противодействовать активными способами ему нельзя (согласно международным договорам).

Пассивные средства основаны на изменении некоторых параметров полученной выше формулы (4.13). Надо уменьшить контраст между объектом и фоном; с этой целью применяют окрашивание. Однако равномерным однородным окрашиванием можно маскировать только отдельные части объекта (фрагменты изображения). Окрашивание бывает маскирующим для неоднородных фонов, контрастным, а также применяют деформирующее окрашивание (чтобы выдать один объект за другой). Так как краска достаточно тяжелая, этим средством нельзя злоупотреблять.

Среди пассивных мер защиты распространены искусственные маски – это некоторые искусственные образования, которые делают непрозрачной трассу между объектом и фотоаппаратурой. К маскам относят навесы, заборы, сооружения, то есть любые препятствия между объектом и средством разведки. Основной недостаток данно-

58

го метода заключается в том, что применение масок сковывает действие объекта по прямому назначению.

Маскирующие сети (транспарантные маски)- не сплошные; на сетчатой основе нашиты лоскуты в хаотическом порядке. Таким образом, облегчается масса, а также обеспечивается вентиляция. Характеристикой данного метода является коэффициент транспарантности –отношение площади закрытой поверхности к общей площади маски.

Детали объекта можно маскировать с помощью пены.

С помощью красок, масок и пены реально могут быть защищены только нефункционирующие объекты.

Проблема создания средств ЗИ от ФР далека от решения. Рассмотренные выше средства относятся к средствам индивидуальной защиты (они направлены на защиту одного отдельного образца).

Существуют также средства и способы групповой защиты (защита площади) – это создание площадных дымовых завес. Преимущество этого способа защиты заключается в том, что закрыто все, что находится под завесой. Однако данный способ также не лишен недостатков. Недостатки данного способа заключаются в следующем:

дым разносится под действием ветра, а направление ветра непредсказуемо;

чтобы полностью закрыть объект, необходимо много дыма, то есть вредное воздействие на людей;

кратковременность эффекта (дым рассеивается);

большие затраты материальных ресурсов (так как если маленький объект, все равно приходится задымлять большую территорию).

Особое значение имеет защита отдельных информативных элементов объекта. Можно ставить полупрозрачные дымовые завесы, которые искажают детали защищаемого объекта.

Применяют комплекс групповых средств защиты, включающий лидар и машину дымопуска. Лидар – это лазерный локатор, определяющий параметры атмосферы – коэффициент поглощения ат-

59

мосферы. (В зависимости от особенностей конструкции лидар может измерять и химический состав атмосферы). Лидар определяет параметры облака на трассе ―спутник – защищаемый объект‖, т.е. он является датчиком состояния атмосферы на этой трассе. Таким образом, на некоторой высоте от объекта создается дымовая завеса с помощью машины дымопуска. Лидар замыкается на генератор дыма, при этом получается комплекс групповой защиты, который позволяет осуществить защиту при не очень сильном загрязнении и небольших затратах. Недостаток заключается в том, что техника должна быть создана таким образом, чтобы учитывать направление ветра и другие природные факторы.

Защита функционирующих объектов осуществляется органи-

зационными мерами, такими как:

выбор расстояния, на котором средство разведки становится неопасным;

выбор погодных условий и времени суток, когда ведение разведки невозможно;

использование рельефа местности или естественных условий (лес, горы и т.д.).

Чтобы получить высокодетальный снимок, нужна оптика с большим фокусом. Если аппаратуру подсветить лазером, то спутник будет виден как звезда даже днем.

Около каждого защищаемого объекта в пределах площади снимка располагается источник, который направлен в сторону средства разведки. Как только спутник разворачивается на объект, идет отраженный блик, то есть можно определить, какой именно объект снимается. Таким образом, на этом витке спутника другие объекты не будут сниматься. Кроме того, существуют аэрозоли мгновенного действия, которые распыляются непосредственно над нужным объектом (проблема решается без лидара).

По критерию стоимости на первом месте находятся организационные мероприятия, а на втором – активные и пассивные меры.

60