Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Нестандартные методы защиты информации. Лабораторный практикум
.pdf
При вычислении коэффициента скрытности ССС в знамена-
ЭС
g
ЭС
g
ЭС
g
тель формулы искусственно введена константа 0,00001, которая
несущественно влияет на конечный результат, но исключает
нестандартную ситуацию «Деление на ноль» при вычислениях,
т. к. диаграмма направленности антенной решетки по мощности в плоскости расположения излучателей (см. рис. 8.14) имеет
ярко выраженные нули.
На графике (рис. 8.15) видно, что коэффициент скрытности
ССС существенно уменьшается с ростом угла места θp спутника
РЭП (приемника разведки). Для того чтобы лучше рассмотреть указанный график, изменим анализируемый диапазон значений, откладываемый по оси ординат (рис. 8.16).
Из графика на рис. 8.16 следует, что коэффициента скрытности
ССС становится меньше единицы только один раз, если только
угол места спутника РЭП становится равным примерно 60 градусов.
Таким образом, если в качестве передающей антенны ПРД ССС используется линейная ФАР, то скрытность рассматриваемой ССС
может быть обеспечена, практически во всем диапазоне изменении
угла места θp спутника РЭП.
Рис. 8.16. График изменения коэффициента скрытности
ССС при изменении угла места θp спутника РЭП в интервале
от 5 до 90 градусов с измененным диапазоном значений,
откладываемых по оси ординат, если в качестве передающей
антенны ПРД ССС используется линейная ФАР
161
Порядок выполнения работы
a
L
Параметры
ФАР
l / λ0 d
/ λ0 N, шт. 1 10 10
–
2
0, 25
2 10 10 7 2 6
2×10
–
3
0,28 1 5 11 7,5
1. Для заданного варианта индивидуального задания необходимо:
- запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
например LAB_8_VAR_V_.xmcd, где V – номер варианта индивидуального задания;
- исследовать, как изменяется коэффициента скрытности ССС
при изменении угла места спутника РЭП θp в интервале от 5 до 90
градусов для двух различных характеристик направленности излучения передающей антенны ССС в направлении ПРМ радиопере-
хвата
F
)(
q
р2tt
;
- обосновать, какая из характеристик направленности излуче-
ния передающей антенны ССС в направлении ПРМ радиоперехвата
является предпочтительной, т. е обеспечивает больший коэффициента скрытности ССС.
2. После окончания исследования проанализируйте полученные
результаты и сформулируйте выводы. Оформите отчет по лабораторной работе.
3. Защитите работу.
Варианты заданий
Номер варианта (табл. 8.1) соответствует номеру фамилии сту-
дента в списке учебной группы (подгруппы).
Дано (общие данные для всех вариантов):
Угол места спутника ССС θt = 90 градусов.
Угол места спутника РЭП θp = 5 … 90 градусов.
Нормированная диаграмма направленности по мощности слабо-
направленной антенны ПРД ССС описывается выражением (8.35).
Таблица 8.1
Индивидуальные данные для исследования
коэффициента скрытности ССС
№
вар.
f0,
ГГц
,
дБ/км
rt, тыс.км rrp, тыс. км
162
3 10 10
–
2
0,23 1 9 12 7 4 6 10
–
2
0,45 1 5 10 8,5 5 10 2×10
–
2
0,5 1 8 9 7,2 6 6 2×10
–
3
0,24 1 5 10,5 8 7 10 10
–
2
0,42 1 7 11,5 7 8 6 2×10
–
3
0,32 1 9 12,5 9 9 10 10
–
2
0,45 1 7 11 8 10 6 2×10
–
3
0,25 1 5 12 9 11 10 10
–
2
0, 35
2 8 10 8 12 6
2×10
–
3
0,1 1 5 10 8,5 13 10 10
–
2
0,3 1 12 11 7 14 6 10
–
2
0,45 1 7 11 8,2 15 10 2×10
–
2
0,5 1 12 9 7
Контрольные вопросы
1. Какова цель лабораторной работы?
2. Каково содержание программы лабораторной работы?
3. Какие меры повышения ПУ ССС приводят к понижению
скрытности ССС?
4. Какие энергетические показатели скрытности используются в
задачах радиолокационного обнаружения сигналов ПРМ разведки?
5. Что такое энергетическое отношение сигнал/помеха?
6. В каком случае будет обеспечена скрытность (энергетиче-
ская) ССС?
7. Что такое коэффициент скрытности? Как его рассчитать?
8. Как выглядит модель расположения радиосредств ССС и
ПРМ разведки, используемая в лабораторной работе?
9. От чего зависит мощность сигнала на входе ПРМ системы
спутниковой связи?
10. От чего зависит мощность сигнала на входе ПРМ разведки?
11. Как рассчитать суммарные (общие) потери передачи в линии
(канале) связи?
12. Как рассчитать мощность шума на входе ПРМ?
13. Как выглядят (записывается) условие обеспечения скрытно-
сти ССС?
14. Каковы пути обеспечения энергетической скрытности ССС в
условиях осуществления радиоперехвата ПРМ разведки?
163
15. Какие выводы можно сделать по результатам выполнения ин-
=
===
=
2
LLdd
дивидуального задания?
Литература: 12, 14, 15, 20, 25, 27.
9. ИССЛЕДОВАНИЕ СКРЫТНОСТИ
СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ДЛЯ СЛУЧАЯ
РАСПОЛОЖЕНИЯ ПРМ РПХ ВБЛИЗИ ПРМ ССС
Цель – приобретение навыков исследования скрытности ССС
для случая расположения ПРМ РПХ вблизи ПРМ ССС.
Формируемые компетенции или их части: ПК-2, ПК-5, ПСК-6.3.
Теоретическая часть
В предыдущей лабораторной работе была получено неравенство
(8.34), позволившее проанализированы возможности повышения
скрытности ССС при наличии приемника (ПРМ) радиоперехвата
(РПХ). Напомним, что анализ неравенств (8.34) указал при исполь-
зовании для радиоперехвата сообщений, точно такого же ПРМ, что
ТТ
и в ССС (у которого
22
hh =
допр доп
,
ния скрытности ССС:
1) уменьшения характеристики направленности излучения пере-
GG
р
ЭЭр
,
rr
) наличие следующих путей повыше-
NTkTkN
0ЭБЭБ0 рр
,
дающей антенны в направлении ПРМ радиоперехвата
2) ухудшения условий распространения радиоволн (РРВ) в ра-
диолинии (РЛ) перехвата по сравнению с РЛ ССС за счет увеличе-
ния потерь передачи в свободном пространстве
и вследствие поглощения в среде
(например, ионосфере).
164
F
q
=
0
0
рр
LL
ППр
распространения
)(
р2tt
;
2
Однако указанные пути обеспечения энергетической скрытности
£
£
р
t
q
()0,57...0,014
oo
q
()exp[2,76()]0,99...0,996
=
00
zzz
q
==»
ССС могут оказаться неэффективными для случая расположения
ПРМ РПХ вблизи ПРМ ССС. Для обоснования этого утверждения
рассмотрим неблагоприятную модель (схему) взаимного размещения радиосредств (ПРД и ПРМ) ССС и ПРМ РПХ (рис. 9.1), когда
последний расположен на одной высоте при малом удалении от
R
ПРМ ССС (например, в радиусе перехвата
При расстояниях до ПРД ССС от
z
орбит спутников связи) до
ских и геостационарных орбит спутников связи) удаление ПРМ ра-
диоперехвата от ПРМ ССС на дальность
ет отклонение направления перехватываемого излучения на угол
, определяемый соотношением
0
р
z
0
км 40000~
(для высокоэллиптиче-
R
р
км 10
).
км 1000~
(для низких
км 10
обеспечива-
q
т. е. менее одного градуса.
При столь малых значениях угла
рованной ДН передающей антенны ПРД ССС с шириной
q
D
5,0
22
F
ttt
т. е. практически равна единице.
В соответствии с (9.1) расстояние до ПРМ радиоперехвата при
q
р=t
незначительно:
т. е. не более двух километров для высокоэллиптических и геостационарных орбит спутников связи.
57,0
рр
arctgRz
==
рр
t
o
10~
составляет
qqq
=-D=
рр
o
возрастает по сравнению с
cos 1000,05...40002 км
0
рt
(рис. 9.1) величина норми-
0,5
z
0
t
165
,
(9.1)
,
км 40000...1000
,
£
»
()1;1;1
»=»»
Рис. 9.1. Неблагоприятная модель размещения радиосредств (ПРД и
ПРМ) ССС и ПРМ радиоперехвата (на удалении
Поэтому можно ожидать, что и потери из-за поглощения в среде
радиолинии (РЛ) перехвата (например, ионосфере) практически не
R
р
LL
изменятся по сравнению с потерями в РЛ ССС:
Таким образом, полученные результаты анализа модели (см. рис.
9.1) размещения ПРМ РПХ вблизи ПРМ ССС показывают, что в
этом случае будут иметь место следующие соотношения:
22
FzzLLLL
q
tt
00 П
0 Прррр
166
км 10
)
ППр
.
(9.2)
.
Тогда условия (8.31) и (8.32) обеспечения энергетической скрыт-
или 1
==>
ЭС
g
ош доп р
ош доп
ошош доп рош доп
==
доп р
2
доп
h
2
ош
()
Ph
допош доп
()
-
2
ош р p
()
Ph
доп p ош доп р
()
-
sin()
yx
=
arcsin()
xy
=
ности ССС при ведении радиоперехвата с помощью близко размещенного ПРМ трансформируются к виду
222
=<
hhh
рдопдоп р
g
ЭС
,
22
hh
доп рдоп р
2
h
р
2
h
доп
PPP
==
ошош доп рош доп
, (9.3)
где
– коэффициент энергетической скрытности ССС.
Из (9.3) следует, что при одной и той же допустимой вероят-
P
ность ошибочного приема сигналов в ПРМ РПХ (
ПРМ ССС (
P
), при выполнении условия
) и
PPP
, допустимое энергетическое отноше-
2
ние сигнал/шум (С/Ш) для РЛ радиоперехвата
больше допустимого энергетического отношения сигнал/шум (С/Ш)
для РЛ ССС.
Анализ выполнения неравенства (9.3) предполагает наличие следующих функциональных зависимостей:
y
=
21
hP
21
hP
В соотношениях (9.4–9.7) символ ψ обозначает прямую функцию, а символ ψ–1 – ей обратную. Примерами прямой и обратной
y
=
y
=
y
=
;
;
h
должно быть
(9.4)
;
.
(9.5)
(9.6)
(9.7)
функции могут служить
167
и
. Здесь в ка-
честве прямой функции выступает тригонометрическая функция
>
ош доп рош допош
PPP
==
ош
h
=
=
¹
sin, а в качестве обратной – arcsin.
Очевидно, неравенство (9.3) обеспечения скрытности ССС можно выполнить, если требования к качеству ПРМ радиоперехвата
PP
(РПХ) ниже, чем к качеству ПРМ ССС:
Однако, если требования к качеству ПРМ РПХ такие же, как к каче-
доп ошр доп ош
.
ству ПРМ ССС
схеме обработки (т. е. одинаковой функциональной зависимости y
и
2
(9.4), а также между
2222
g
hhhh
ЭС
pрдопдопр доп
р
ТТ
pЭЭ
1
===
GG
rr
– т. е. равны эквивалентные шу-
между
достичь выполнения равенств
разом нельзя выполнить неравенство (9.3).
ССС, то можно сделать вывод, что если приемные антенны ПРМ
РПХ и ПРМ ССС идентичны (
ты усиления этих антенн), однотипны высокочастотные тракты
ПРМ РПХ и ПРМ ССС (
мовые температуры этих трактов), а также одинаковы схемы обра-
ботки сигналов в ПРМ РПХ и ПРМ ССС (т. е.
равны допустимые энергетические отношения сигнал/шум), то
обеспечить энергетическую скрытность а, следовательно, и помехозащищенность ССС нельзя.
могут использоваться не только различные низкочастотные части, т.
е. схем обработки сигналов (при которых
различные высокочастотные части (обуславливающих
P
Таким образом, если ПРМ РПХ расположен близко от ПРМ
Следует отметить, что в общем случае в приемниках РПХ и ССС
, то при одинаковой
P
р ош
, но при этом никоим об-
– т. е. равны коэффициен-
и
2
h
p
(9.6)) можно
222
hhh ==
р допдопp
, или
22
hh =
допр доп
22
hh ¹
допр доп
– т. е.
), но и
ТТ
ЭЭр
),
168
GG
¹
1
==>
ЭСЭ
если ;
если .
rr
ТТ
ТТ GG
g
»
»
>
а также приемные антенны (т. е.
(8.30) обеспечения энергетической скрытности ССС при близком
размещении ПРМ РПХ к ПРМ ССС (т. е. выполнении равенств
2
q
(9.2):
дующему виду:
Заметим, что при одинаковых схемах обработки сигналов в ПРМ
tt
g
ЭС
22
0
22
hh Т
доп рдоп рр
2
h
р
G
2
GТh
доп
hh =
РПХ и ПРМ ССС (т. е.
ПРМ РПХ от ПРМ ССС условие (8.30) и (9.8) обеспечения энергетической скрытности ССС сводится к следующим неравенствам:
g
ì
ï
GG
=>=
rr
1 ,
рр
í
g
=>=
ЭС
ï
î
Обычно, при анализе коэффициента энергетической скрытности
ЭС
ССС полагают
лено тем, что выполнение условий (9.9) обеспечения энергетической скрытности за счет уменьшения эквивалентной шумовой тем-
пературы ВЧ тракта ПРМ ССС (
усиления приемной антенны ПРМ ССС (
ся за счет существенных затрат. Что касается отношения
22
hh
допр доп
22
допр доп
g
ЭС допр доп
радиоперехвата (решаемых после обнаружения сигналов и измерения их параметров) можно определив и использовав наилучшую
ЭЭ
рр
, то его значение может удовлетворять условиям
1
<hh
. При этом пути выполнения условия
22
1,
1
>= hh
не рассмотрены. Более того, в задачах
rr
). Тогда общее условие
1 ,1 ,1)(
»»» LLzzF
pppp П
) сводится к сле-
Э
r
Э
рр
r
22
допр доп
) и близком размещении
Э
ТТ
ЭЭр
.
GGТТ
1 и 1
рр ЭЭ
rr
. Это обуслов-
1
) или коэффициента
GG
1
р>rr
) достигает-
(9.8)
(9.9)
169
схему обработки потенциально достичь выполнения равенства
доп рдоп
1
g
=
r
r
А
d
r
G
»
я
»
=
ош доп
ош доп р
22
hh=
т. е.
(9.3) за счет повышения эффективности схемы обработки сигналов
в ПРМ ССС по сравнению с используемой в ПРМ РПХ (т. е.
22
hh <
р допдоп
) требуют исследования, что и составляет пробле-
матику настоящей лабораторной работы.
Как было показано ранее, анализ выполнения условия обеспечения энергетической скрытности ССС (8.3) для случая расположения
ПРМ РПХ вблизи ПРМ ССС, когда выполняются равенства (9.2) и
(8.30), сводится к виду (9.8). Анализ условий выполнения неравенства (9.8), указывает на наличие трех альтернативных путей решения сформулированной ранее проблемы:
1) увеличение коэффициента усиления (КУ) приемной (парабо-
лической) антенны ССС, определяемого, как
»
Этот путь является затратным, поскольку предполагает существен-
ное увеличение размеров антенны (т. е.
2) уменьшение эквивалентной шумовой температуры ПРМ ССС
Т
Э
(
) по сравнению с ПРМ РПХ (
затратным, если температура определяется шумами ПРМ ССС
ТТ
(
ной температурой внешних шумов (
3) применение в ПРМ ССС схемы обработки, для которой при
dG
пpмЭ
), и малоэффективным, если она определяется яркост-
PP
P
щих совершенствования приемной антенны и высокочастотной части ПРМ ССС по сравнению с ПРМ РПХ, вызовет необходимость
более высоких затрат, чем выполнение условия (9.3)
потребуется меньше, чем
Можно предположить, что выполнение условий (9.9), требую-
ЭС
2
)(54,0
lp
0A
р доп ошдоп ош
допустимое входное отношение С/Ш
. Однако пути выполнения условия
, по сравнению с антенной РПХ (
G
Т
pЭ
). Этот путь также является
Э
2
d
A
~
или
ТТ
);
P
в ПРМ РПХ (9.3).
G
pr
~
);
).
170
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]