Анализ уязвимости КПС в системах военного назначения на физическом уровне

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 23:29, 17 ноября 2016.

Содержание

Постановка задач исследования

При проведении анализа ставились следующие задачи:

  • определение существующих и перспективных средств противодействия извлечению, получению, передаче и приему информации в технических системах на основе обзора различных КПС с учетом характера носителе сообщений (т.е. на физическом уровне);
  • выявление проблем разработки средств защиты информации на уровнях, выше физического;
  • обоснование постановки задач исследований, проведенных в работе;

Для решения задач получения информации о воздушных, космических, наземных, надводных, подводных объектах, а также в системах автоматизированного управления военного назначения используются средства и системы локации, в том числе радиолокации, оптической и гидролокации, системы связи и программно-аппаратные комплексы обработки информации.

КПС на основе РЭС

Средства и системы получения и передачи информации, электронной вычислительной техники и другие электронные средства автоматизации управления войсками и техническими средствами военного назначения активно используют радиоэлектронные средства и системы управления. Далее принимаем, что совокупность радиоэлектронных устройств (приемных, передающих, индикаторных и т.д.), решающая самостоятельную задачу, образует радиоэлектронную систему (РЭС), основой которой является КПС.

В качестве множества реализаций РЭС, образующих информационную радиоэлектронную систему, далее анализируются:

  • комплекс противоздушной (противоракетной, противокосмической) обороны;
  • аэродромный узел:
  • комплекс наведения самолета;
  • комплекс управления кораблем;
  • комплекс управления искусственным спутником Земли
  • комплекс управления искусственным спутником Земли ([ИСЗ]);
  • комплексы сбора и обработки разведывательных данных (типа «Посредник», «Астерикс», М400);

Совокупности радиоэлектронных систем могут связываться в радиоэлектронные системы более высокого уровня:

  • системы противовоздушной обороны районов (регионов), стран;
  • системы предупреждения о ракетном нападении;
  • системы противоракетной обороны;
  • системы управления воздушным движением;
  • системы управления морским движением;
  • системы управления группировками ИСЗ или другими космическими аппаратами;
  • системы передачи сообщений через спутники связи;
  • спутниковые радионавигационные системы (ГЛОНАС, GPS);

Анализ уязвимости таких систем на физическом уровне, то есть на уровне учитывающим физические характеристики носителя сообщения, необходим для постановки задач и разработки методов проектирования защищенных информационных систем на более высоких: логическом, алгоритмическом и архитектурном - уровнях проектирования средств защиты информации.

Наиболее распространенными источниками угроз на физическом уровне для КПС, построенных на основе РЭС, как известно, считаются:

  • преднамеренные заградительные помехи. Например – т.н. «Глушители», широкополосные радиопередатчики, «засоряющие» эфир бессмысленными сообщениями, создающие подавление. Радиоэлектронное подавление является составной частью радиоэлектронной борьбы (РЭБ);
  • непреднамеренные взаимные помехи. Например, помехи, создаваемые излучателями различными РЭС, установленными на борту самолета – разведчика;
  • разрушающие сообщения средства, то есть. системы радиоэлектронного подавления в относительно узком диапазоне длин волн путем сканирования в широком диапазоне;
  • так называемые интеллектуальные системы внедрения в РЭС КПС которые распознают существенные признаки канала и формируют данные для систем радиоэлектронного подавления. Эта группа источников угроз наиболее перспективна с точки зрения концепции «войны роботов». Именно в этом направлении следует вести исследования для разработки методов и интеллектуальных средств защиты информации.при внедрении в КПС;

Перечисленные выше факторы определяют иерархию средств и способов противодействия информационным системам военного назначения.

Существенным фактором, определяющим специфику КПС, подлежащих защите, являются условия размещения и коммуникаций РЭС.

По характеру размещения будем различать:

  • однопозиционные РЭС;
  • многопозиционные РЭС;
  • мобильные РЭС;

По характеру размещения аппаратуры разведки, управления, связи различаются:

  • наземные РЭС;
  • надводные РЭС;
  • воздушные РЭС;
  • космические РЭС;
  • подводные РЭС;
  • подземные РЭС;
  • комбинированные РЭС;

КПС на основе ОЭС и АЭС

Волновые процессы, используемые в локации и системах связи имеют различную физическую природу, различные частоты и длины волн.

Различают оптическую и акустическую (гидроакустическую) локацию и локационные станции РЛС, ОЛС, АЛС (ГЛС).

В оптической локации, оптико-электронных системах связи и разведки используют электромагнитные волны с длинами волн в десятки микрометров и короче, что позволяет обеспечить очень высокую направленность излучения и приема, что определяет высокую защищенность таких КПС на физическом уровне. Здесь наиболее актуальна проблема интеллектуальной защиты КПС. Следует отметить, что наряду с волновой природой оптических колебаний может проявляться и их квантовая природа, что существенно при построении математической модели объектов информационной защиты. Здесь речь идет о так называемых «закладках» в интегральных схемах. Методы ее построения и собственно модель рассмотрена в этой статье.

Анализ условий радиоэлектронного противодействия КПС на основе РЭС

Применение РЭС в вооруженных силах, условия их применения обуславливают, в свою очередь, развитие способов, средств и систем радиоэлектронной борьбы (РЭБ). Анализ показывает, что к средствам и системам РЭБ следует отнести:

  • радиоэлектронное подавление (РЭП);
  • радиоэлектронную защиту (РЭЗ);

Далее учитывается, что наряду с противоположностью подавления и защиты КПС, проявляется единство решаемых задач. Известно, что средства подавления противо-воздушной обороны (ПВО) рассматриваются иногда как средства защи¬ты прорывающих ее летательных аппаратов. Вопросы РЭП и РЭЗ тесно переплетаются с вопросами радиоэлектронной разведки (РЭР).

Факторы, определяющие образование взаимных помех РЭС

На образование и характер взаимных помех оказывают влияние следующие факторы:

  • высокие плотности территориального размещения РЭС и заполнения диапазона частот их излучениями;
  • техническое несовершенство аппаратуры РЭС;

Плотности территориального размещения РЭС и заполнения диапазона частот их излучениями.неуклонно растут.

В настоящее время число РЭС достигает:

  • в районах крупных административных центров —
  • на авианосцах — 500;
  • на кораблях — 40;
  • на самолетах — 25;

Техническое несовершенство аппаратуры РЭС выражается:

  • в появлении неосновных каналов излучения и неосновных каналов приема. Наложение любого канала излучения недостаточно удаленной РЭС на канал приема другой РЭС создает помеху последней. Специфическими помехами являются искажения принимаемого сигнала, а также контактные помехи, возникаю¬щие при движении радиосредств;
  • в несовершенстве проектных решений при разработке КПС, в частности при выборе способа кодирования (модуляции) без учета всех факторов РЭБ;
  • в отсутствии системного подхода при разработке КПС, когда не вырабатываются подоптимальные взаимосвязные проектные решения по выбору частотного диапазона, несущей и поднесущих частот, схемы кодирования, способов шифрования и маскирования, соответствующих алгоритмов и их программных реализаций;

Неосновные излучения передающих устройств принято делить на внеполосные и побочные.

Внеполосными называют излучения:

  • в окрестности выделенной полосе частот, но выходящие за ее пределы;
  • излучения на гармониках и субгармониках несущей частоты;


Как известно, излучения на гармониках (m = 2, 3, ...) несущей обусловлены эффектом умножения частоты. Они связаны сналичием нелинейных элементов передатчиков.

Пример: Некоторый сигнал модельно описывается в виде:

Сигнал поступает на вход нелинейного квадратичного преобразователя. На выходе преобразователя сигнал модельно описывается в виде:

Последнее выражение можно представить в виде:

Пример иллюстрирует появление второй кратной гармоники и может быть продолжен далее. Следует отметить, что если в приемной РЭС имеются нелинейные элементы (например, гетеродинный смеситель), то такая РЭС может стать источником вторичного излучения.

Таким образом, существует возможность создания канала утечки информации на «боковых» частотах. Для создания систем защиты наиболее существенны излучения:

  • на субгармониках fjm, обусловленнве эффектом удвоения частоты при наличии нелинейных элементов и обратных связей;
  • комбинационных частот , m = ± 1, ± 2, ... которые могут образоваться при провоцирующем воздействии на нелинейные элементы колебаний нескольких неодинаковых частот, порождаемых средствами активного противодействия. Они характерны для передатчиков с преобразованием частоты в возбудителях (гетеродинные системы).
  • интермодуляционные излучения, являющиеся разновидностью комбинационных, образуются при воздействии мощных излучений близко расположенных РЭС на выходные каскады передатчика и являются средством РЭР и РЭП.
  • паразитные излучения, возникающие при наличии внутренних или внешних обратных связей в электронных приборах передатчика.

Неосновные средства внедрения в КПС РЭС обусловлены нелинейностью электронных приборов и недостаточной избирательностью фильтрующих цепей приемника. Они особенно характерны для супергетеродинных приемников. Под воздействием принимаемых колебаний частоты и гетеродинной частоты на выходе преобразователей частоты образуются колебания комбинационных частот , где что приводит к образованию основного и неосновных каналов приема. Число неосновных каналов увеличивается при многократных преобразованиях частоты в приемнике РЭС. Анализ показывает, что среди неосновных различают соседние, побочные и интермодуляционные каналы приема сигнала. К числу соседних принято относить:

  • зеркальный канал с несущей , смещенный по частоте на относительно основного;
  • каналы на частоте (m = 2, 3, ...), смещенные относительно основного на часть промежуточной частоты. Соседние каналы ослабляются преселектором приемника РЭС слабее, чем побочные. Побочные каналы приема охватывают широкий спектр частот. В числе побочных каналов существенен интенсивный канал на промежуточной частоте, который может быть источником утечки информации о назначении и принципа действия РЭС.
  • интермодуляционные неосновные каналы приема, дополнительно возникающие в случае проникновения в приемник мощных колебаний от источника внедрения произвольной частоты. Проникающие колебания, действуют как гетеродинные напряжения. Дополнительное гетеродирование (интермодуляция) приводит к увеличению числа неосновных каналов приема, непредусмотренных при разработке средств защиты КПС. Таким образом, КПС, построенные по супергетеродинной схеме, особенно нуждаются в защите на основе шифрования и маскирования информации;
  • искажения приема сигнала. Проявляются в виде блокирования и перекрестных искажений полезного сигнала под воздействием на нелинейные каскады приемника мощных помех, частота которых не совпадает с частотами основного и неосновных каналов приема. В первом случае возможно подавление сигнала, в том числе в первых каскадах приемника. Второй случай связан с искажением модуляции сигнала под воздейетвием помехи;
  • несовершенство антенной аппаратуры, выражающееся в снижении угловой и поляризационной избирательности антенн вне пределов рабочего диапазона частот РЭС, существенно сказывающееся на формировании неосновных каналов излучения и приема и на искажениях приема.
  • контактные помехи, проявляющиеся в средствах радиосвязи движущихся объектов и. возникающие в результате воздействия ближнего электромагнитного поля противодействующих радиопередающих устройств на проводящие цепи с контактами, сопротивление которых изменяется в процессе движения;

Одним из перспективных направлений развития КПС РЭС, защищенных от средств РЭБ и РЭР является реализация концепция «сверхширокополосной связи». В прошлом столетии она реализовывалась в системах военного применения. В настоящее время она широко реализована в «бытовых системах» (сотовая связь, GPRS и.т.п.)

Для обеспечения возможности совместной работы в сети большого количества пользовательских устройств без взаимных помех, стандартом определен специальный механизм их перехода в режим передачи с предварительным уведомлением о намерении посылки данных, получивший наименование «множественный доступ с обнаружением несущей и предотвращением коллизий».

В КПС «сверхширокополосной связи» для повышения надежности передачи информации, а также создания условий для функционирования в единой полосе частот устройств самого различного назначения, с минимальными помехами между ними, в предусмотрено использование радиоканалов с широкополосными сигналами, формируемыми по одной из двух технологий - псевдослучайной скачкообразной перестройки рабочей частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS) или так называемого метода прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS)[1].

По технологии FHSS данные посылаются короткими пакетами с переходом с одной частоты на другую в соответствии с заранее заданными правилами. Например, стандартом IEEE802.11 предусмотрено формирование в пределах рабочего диапазона частот 79 каналов с шириной полосы каждого в 1 МГц. При обмене информацией передатчики и приемники взаимодействующих устройств периодически (с интервалами в 20-400 мс) и синхронно друг с другом переключается на новый канал. При этом алгоритм изменения частот известен обоим участникам связи, а разные пары используют различные последовательности переключений частот. Всего в стандарте предусмотрено 22 варианта таких схем переходов.

Сущность технологии DSSS заключена в использовании другого эффекта. Здесь каждый бит передаваемой информации преобразуется, по заранее определенному алгоритму, в последовательность из нескольких более коротких элементов ("чипов" - chip), образующих так называемый микрокадр. При приеме полученная последовательность элементов декодируется с использованием того же алгоритма. Если в процессе передачи один или даже несколько элементов микрокадра окажутся искажены, то исходные данные во многих случаях все же могут быть правильно восстановлены по оставшимся принятым элементам. Разные пары "приемник-передатчик" в системе используют разные алгоритмы кодировки-декодировки, что обеспечивает возможность их одновременной работы без заметных взаимных помех, так как чужие кодовые последовательности будут восприниматься приемником примерно как небольшой случайный шум.

Применение для передачи информации коротких импульсов-чипов приводит к тому, что частотный спектр излучаемого сигнала становится довольно широким, что хорошо защищает передаваемые данные от любых узкополосных помех, способных поразить лишь небольшую часть спектра, не вызывая существенных искажений полезного сигнала.

В стандарте IEEE 802.11 при передаче данных на скорости 1 Мбит/с используется двоичная относительная фазовая модуляция (DBPSK). При этом сам информационный единичный бит для расширения спектра сигнала по технологии DSSS передается 11-чиповой последовательностью Баркера, а нулевой бит - инверсной последовательностью Баркера.

Интерфейс мобильной беспроводной связи WiMAX основывается на использовании модуляции OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), в то время как технология 802.16e применяет масштабируемую модуляцию OFDMA (SOFDMA) с целью поддержки изменяемой ширины канала – от 1.25 до 20 МГц. В версии Release-1 Mobile WiMAX работа идет с использованием каналов пропускной способностью 5, 7, 8.75 и 10 МГц на лицензируемых частотах 2.3, 2.5 и 3.5 ГГц.

Для рассматриваемых КПС характерно использование новых антенных технологий, гибкой схемы работы с подканалами, а также особенность построения приемных устройств, а также применение новых схем модуляции и интеллектуальных систем управления. В качестве приемных устройств в них применяются приемники прямого усиления, которые в отличие от супергетеродинных не содержат во входных каскадах нелинейных элементов

Зона распространения радиосвязи c применением технологии WiMAX составляет до 50 км.. Благодаря редакции стандарта 802.16e передатчику позволяется изменять свое положение в пространстве в определенных рамках, связывающих скорость перемещения и скорость обмена данными, не разрывая соединения. Перспективной является технология локального позиционирования – обеспечивающая функции GPS. Отличие этих двух технологий заключается в том, что локальное позиционирование осуществляется не по сигналам трёх и более спутников, а по данным точек доступа WiMAX.

Таким образом, рассматриваемый тип КПС обладает широкими возможностями защиты от РЭБ и РЭР на физическом уровне. Однако внедрение в КПС интеллектуальных средств противодействия, включающих специализированные программно-аппаратные комплексы обработки информации и управления, неизбежно порождает разработку средств РЭБ и РЭР на алгоритмическом уровне.

Анализ средств подавления КПС

Как известно, подавление КПС нарушает работу или снижает эффективность систем управления войсками и боевыми средствами. Далее различаем:

  • радиоподавление;
  • оптико-электронное подавление;
  • гидроакустическое подавление;

Перечисленные средства подавления КПС предусматривают создание преднамеренных помех, маскирующих и подавляющих полезные сигналы или же несущих дезинформацию. Создание преднамеренных помех проводится в сочетании с огневым поражением средств, объединяемых различными КПС, в том числе построенных на основе наведения (самонаведения) средств поражения на источники излучения (например, снаряды типа «Шрайк»).


Необходимым условием работы средств подавления КПС на основе РЭС является:

  • радиоэлектронная разведка (РЭР) излучений. Аппаратура РЭР;
  • разновидность аппаратуры локации и близка к аппаратуре контроля электромагнитной обстановки. Современные самолетные и наземные средства РЭП и РЭР комплексируются с вычислительно-логическими средствами в виде специализированных ЭВМ. Они обеспечивают выбор режима подавления РЭС противника в складывающейся обстановке;
  • оптико-электронная разведка (ОЭР). Аппаратура ОЭР сочетает аппаратуру пассивной и активной локации. Как известно, уязвимость КПС на основе ОЭС обусловлена эффектом ретроотражения. Последний проявляется в том что при зондировании оптической системы параллельными пучками даже под углами, превышающими угловое поле зрения, отраженное излучение возвращается в точку зондирования. Это позволяет получить необходимую информацию об ОЭС и принять решение о характере противодействия, либо характере вторжения в соответствующий КПС.
  • акустоэлектронная разведка (АЭР). Аппаратура АЭР, также, как и в случае ОЭР сочетает аппаратуру пассивной и активной локации;

Анализ показывает, что основными перспективными видами преднамеренных помех, создаваемых средствами противодейсивия, являются:

  • маскирующие активные помехи;
  • имитирующие активные помехи;
  • маскирующие пассивные помехи;
  • имитирующие пассивные помехи;

Наиболее актуальной является проблема защиты КПС от маскирующих активных и имитирующих активных помех. Далее приводятся результаты анализа средств создания помех на физическом уровне защиты КПС.

Средства создания маскирующих активных радиопомех

Активными маскирующими помехами называют прямые радиоизлучения, нарушающие работу РЭС путем маскировки принимаемых полезных сигналов на их фоне. При неустраненных нелинейностях каскадов приемника интенсивные помехи этого вида подавляют (блокируют)

Маскирующие активные помехи могут излучаться в виде усиленных шумов или вырезок из них, в виде частотно- или амплитудно-частотно-модулированных шумом колебаний и, наконец, в виде псевдослучайных импульсных последовательностей.

Возможно сканирование по частоте в пределах известного частотного диапазона. Средствами постановки рассматриваемых помех являются передающие устройства, включающие передатчики помех, антенны с неуправляемыми или управляемыми характеристиками направленности. При сопря¬жении с разведывательной аппаратурой, средствами автоматизации и аппаратно-программными комплексами обработки сигналов и управления создаются интеллектуальные системы противодействия.

Характеристикой эффективности постановки активных маски¬рующих помех является спектрально-угловая плотность излучаемой мощности:



Где мощность передатчика помех;
коэффициент усиления антенны средства РЭП;
полоса частот, в которой сконцентрирована эта мощность.

В пренебрежении потерями в антенной системе (также учитываемыми величиной ) значение характеризует сектор угловой концентрации мощности помехи (в долях от сектора ненаправленного излучения 4л стерадиан).

По ширине спектра излучаемых частот различают помехи заградительные и прицельные по частоте. По сектору угловой кон¬центрации излучения различают помехи заградительные и прицельные по направлению. Заградительные по частоте и направлению помехи могут мешать работе нескольких РЭС (РЛС в частности). Однако спектрально-угловые плотности мощности не могут быть при этом высокими. Наибольшие спектрально-угловые плотности мощности обеспечиваются при использовании помех, прицельных по частоте и направлению. Это достигается при совместном использовании перестра¬иваемой генераторной и антенной аппаратуры (антенных решеток, в частности), аппаратуры разведки излучений и интеллектуальных средств противодействия. Оценивая электромагнитные излучения противника, такие системы выявляют направления излучения помех и создает их в этих направлениях зондирующие, либо подавляющие излучения на несущих частотах подав¬ляемых РЭС (инспектируемых РЭС).


Средства создания активных радиопомех и средства активного внедрениия многоразового использования

Средства представляют собой стационарные или транспортируемые наземные объекты и могут располагаться на кораблях, пилотируемых самолетах и вертолетах, размещаться на беспилотных ЛА. Как правило, средняя мощность излучения в них может изменяться при этом от десятков киловатт до десятых и сотых долей киловатта. Спектрально-угловая плотность мощности зависит при этом от степени концентрации излучения по частотному спектру и угловым координатам. Так, авиационная станция заградительных по направлению помех с коэффициентом усиления антенны Gn = 4 и мощностью передатчика помех Вт = 0,3 кВт может создавать заградительную по частоте помеху со спектрально-угловой плотностью мощности Вт/МГц в полосе МГц и прицельную по частоте помеху.


Развитие средств взаимного противодействия приводит к разработке систем постановки активных ответных маскирующих помех в виде переизлучений сложных (широкополосных) сигналов с фазовыми искажениями. Таким образом, разработка интеллектуальных систем управления такими средствами является актуальной задачей.

Средства создания активных радиопомех и систем внедрения одноразового использования

Названные средства могут доставляться в район расположения атакуемых РЭС беспилотными и пилотируемыми летательными аппаратами, артиллерийскими снаря¬дами или диверсионными группами. Эти средства, массой в несколько сот граммов и объемом в несколько кубических дециметров, способны создавать в течение долей часа и более слабонаправленное помеховое излучение со средней мощностью от десятых долей до десятков ватт. Спектрально-угловая плотность мощности излучения может достигать всего десятой доли Вт/МГц, но это сопоставимо по эффективности с десятком Вт/МГц на большем в десять раз удалении передатчика помех от РЭС.


Средства создания имитирующих активных радиопомех

В рамках задач, поставленных в настоящей разделе, наибольший интерес представляют имитирующие (дезинформирующие) помехи, трудно отличимые от полезных сигналов РЭС, но несущие дезинформацию. Поскольку имитирующие помехи не создают сплошного маскирующего и подавляющего фона полезным сигналам, они реализуются при меньших средних мощностях излучения, чем маскирующие помехи. Характер дезинформации зависит от назначения и специфики РЭС. Так, задачей дезинформации обзорной РЛС может быть усложнение наблюдаемой обстановки и срыв целераспределения между огневыми средствами. Задачей дезинформации РЛС наведения средств поражения является срыв работы локационных систем автоматического сопровождения цели (по дальности, угловым координатам, радиальной скорости) в интересах индивидуальной защиты объекта наведения (самолета и т.д.).

Задачей дезинформации при атаках на КПС в системах управления войсками является срыв действий противника. Оперативность и простота имитации достигаются в случаях, если имитирующие сигналы излучаются в ответ на зондирующие излучения РЛС. Это обеспечивается созданием систем постановки многократных ответных помех в первом случае и однократных ответных помех во втором. Важным фактором обеспечения необходимой оперативности является снабжение таких систем интеллектуальными программно-аппаратными комплексами обработки и управления.

Однократные ответные помехи являются обычно уводящими и чаще всего используются для срыва сопровождения в системах управления. Последний осуществляется путем последовательного периодического проведения операций, продуцируемых программно-аппаратными комплексами обработки и управления.


Алгоритм управления состоит из следующих операций:

  1. подмены сопровождаемого сигнала в стробе сопровождения имитирующим;
  2. увода строба сопровождения имитирующим сигналом в сторону от полезного сигнала;
  3. выключения уводящей помехи;

Подмена сопровождаемого сигнала в стробе сопровождения имитирующим сигналом обеспечивается путем сближения его параметров с параметрами полезного сигнала и обеспечения при этом превышения его мощности. Увод состоит в изменении параметра полезного сигнала, по которому обеспечивается сопровождение. Скорости увода не должны заметно превышать скоро¬стей изменения параметров, встречающихся при реальном сопровождении.


Средства создания комбинированных активных радиопомех

При применении прицельным по направлению помех для нескольких направлений вышеуказанные плотности мощности возрастают пропорционально увеличению коэффициента усиления антенны и снижаются пропорционально числу указанных направлений. Здесь также в качестве активных маскирующих помех применяются ответные помехи в виде переизлучений сложных (широкополосных) сигналов с фазовыми искажениями. Поэтому и для средств создания комбинированных активных радиопомех важным фактором обеспечения необходимой оперативности является снабжение таких систем интеллектуальными программно-аппаратными комплексами обработки и управления.


Способы постановки активных радиопомех и активного внедрения в КПС

Зависят от характера подавляемых или инспектируемых РЭС и задач прикрытия помехами. Например, для авиации, преодолевающей систему ПВО, применяют:

  1. самоприкрытие, когда помеха ставится с борта прикрываемого ею самолета;
  2. коллективное (групповое) прикрытие, когда помеха создается всеми или большинством самолетов группы;
  3. прикрытие специальными самолетами РЭБ. Забрасывание средств одноразового использования — один из способов постановки радиопомех;

Средства создания и способы постановки оптико-локационных и акустических активных помех

Подразделяются, как и в радиодиапазоне, на средства создания имитирующих и маскирующих помех одноразового и многоразового использования.

К средствам имитирующих оптико-локационных помех одноразового использования относят ложные тепловые цели-источники оптического излучения инфракрасного диапазона. Сбрасывая или выстреливая тепловые ловушки с борта самолета или вертолета, обеспечивают увод ракет с тепловыми головками самонаведения, направленных на воздушные объекты.

В качестве средств создания маскирующих оптико-локационных помех многоразового использования могут применяться генераторы оптических излучений, в частности, лазеры. Они способны, в отдельных случаях, выводить из строя фоточувствительные элементы аппаратуры и ослеплять глаза операторов.

В качестве источников имитирующих активных помех пассивной гидролокации (шумопеленгованию) могут служить гидроакустические генераторы. Они имитируют шумы или же шумы и движение подвод¬ных лодок.

В системах защиты КПС на основе АЭС, противодействующих активному внедрению в канал (таких, например как оптикоэлектронные микрофоны), также применяются акустические генераторы. Эффективность таких средств незначительна, если при обработке зарегистрированной смеси полезного и шумового сигналов интеллектуальными программо-аппаратными комплексами, реализующими методы линейной и нелинейной фильтрации. Известно, что распознавание возможно даже при соотношении сигнал/шум менее 100. Поэтому разработка средств защиты информации, передаваемой в КПС на основе АЭС на уровнях, выше физического, также актуальная проблема.

Средства создания и способы постановки маскирующих пассивных помех средствам активной локации

Источниками этих помех являются мешающие отражатели, вторичное излучение которых непреднамеренно или преднамеренно создает маскирующий или имитирующий эффект.

Источниками преднамеренных маскирующих пассивных помех в воздушной среде на сантиметровых и дециметровых волнах час служат полуволновые диполи из металлизированного капронового и стеклянного волокна. На более длинных волнах используются отражатели из фольги, а также металлизированные ленты, нерезонансные и резонансные.

Особенностью движения диполей в космической среде является поддержание первоначальной скорости движения, что затрудняет их скоростную селекцию Чтобы избежать преждевременного разрушения диполей, потери их отражательных свойств и снижения маскирующего действия по мере попадания в плотные слои атмосферы, использование специальных материалов и конструкций, обеспечивающих смещение центра тяжести относительно центра давления, что повышает баллистические коэффициенты а также разброс этих коэффициентов для создания дипольного коридора, охватывающего маскируемую боеголовку. Кроме того, управление постановкой таких помех в системах ПРО осуществляется программно-аппаратными интеллектуальными комплексами.

Самонаводящиеся на источники излучения средства поражения

В качестве таких средств используют ракеты с радио- или тепловой головкой самонаведения, торпеды с акустической головкой самонаведения и т.д. Пуск проводят с учетом имеющихся данных о характере излучения поражаемого объекта. На самолете, запускающем самонаводящуюся ракету, такие данные выдает аппаратура радиоэлектронной разведки. Селектируя излучение цели и учитывая возможное изменение его параметров за время наведения, головка самонаведения доводит ракету до цели.

Анализ средств разведки РЭС, ОЭС и АЭС

Радиоэлектронная разведка

Радиоэлектронная разведка (РЭР) излучений является одновременно и составной частью РЭБ и видом войсковой разведки. Различают радиотехническую разведку, радиоразведку, оптико-электронную и акустическую разведку. Радиотехническая разведка (РТР) выдает информацию о параметрах и дислокации радиотехнических средств противника. Радиоразведка выявляет (перехватывает) информацию, передаваемую по линиям радиосвязи, определяя, по возможности, их дислокацию. Оптико-электронная и акустическая разведки решают аналогичные задачи применительно к оптическим и акустическим КПС. В ряде случаев РЭР излучений дополняется визуальной и локационной разведкой с летательных аппаратов, использованием оптикоэлектронных приборов ночного видения.

Средства радиотехнической разведки

Средства (станции) РТР могут размещаться на летательных аппаратах, морских судах, в кабинах наземных транспортных средств, представлять собой переносные устройства и т.д. Характер аппаратуры зависит от конкретного назначения РТР.

К числу объектов РТР относят:

  • наземные РЛС ;
  • РЛС истребителей-перехватчиков ПВО;
  • зенитные ракетные комплексы с каналами радиолокации и радиоуправления;

Задачи РТР самолетов-разведчиков, самолетов РЭР и ударных самолетов:

  • предварительная, разведка;
  • непосредственная разведка, определяющая текущее использование средств создания помех и самонаводящихся на излучение ракет;

На ударных самолетах используются простая аппаратура РТР и меньший арсенал средств РЭП, чем на специализированных самолетах РЭБ. Аппаратура РТР наземных станций РЭП решает задачи непосредственной разведки в интересах создания активных помех. Аппаратура специальных станций РТР решает задачи предварительной (войсковой) разведки. Простейшая аппаратура РТР самолетов — это аппаратура предупреждения об облучении комплексами наведения средств поражения противника.

Станции РТР, будучи разновидностью средств пассивной локации, включают:

  1. приемное устройство с антенной системой, обеспечиваю¬щее обнаружение и пеленгацию излучений;
  2. анализатор характеристик излучений, объединенный в отдельных случаях с при емным устройством;
  3. аппаратуру индикации, регистрации, обработки и хранения информации;

Антенные системы станций РТР рассчитываются на обзор (поиск) излучений по направлениям или же на беспоисковое (по направлениям) функционирование. Простейшие беспоисковые антенные системы включают каналы с перекрывающимися характеристиками направленности. Антенные системы поисковых станций РТР могут быть одноканальными и многоканальными.

Приемники РТР совместно с антенной образуют приемные устройства РТР. Обеспечивают перекрытие широкого диапазона частот, а в беспоисковом по направлению режиме — также и угловых направлений.


В качестве приемников РТР применяются:

  • простейшие детекторные приемники. Их совокупность, перекрывающая большое число частотных каналов, может обеспечить беспоисковый прием по частоте и по направлению и частоте;
  • супергетеродинные приемники. Могут строиться на основе беспоисковой по частоте многоканальной схемы;
  • приемники с матричным приемом и приему с перестройкой несущейчастоты, в том числе к приему со сжатием сигналов;

Точность измерения частоты в таких системах повышается при использовании перспективных дискриминаторных методов следящего измерения

Матричный прием в РТР обеспечивается матрицей приемных элементов, столбцы которой называют ступенями. Ступени обеспечивают последовательное уточнение частоты. Приемные элементы первой ступени настроены на частоты . Они позволяют уточнить частоту принятых колебаний с точностью до и переносят эти колебания для дальнейшего уточнения на общую промежуточную частоту . Приемные элементы второй ступени настроены на частоты . Они позволяют оценить частоту колебаний с точностью до и т.д. Номера приемных элементов ступеней , через которые в текущий интервал времени прошел принятый сигнал, определяют несущую частоту с приемлемой точностью. Чувствительность приема ниже потенциально возможной из-за широкой полосы пропускания первой ступени и накопления шумов на входе последующих.

Перестройка частот гетеродинов в РТР обеспечивает высокую чувствительность, и высокую точность измерения частоты.


При достаточно медленной перестройке частоты можно приблизить указанные показатели для импульсных сигналов без внутри импульсной модуляции в отсутствие приближенных о них данных к показателям при наличии этих данных. Однако медленный поиск по частоте неприемлем в быстро меняющейся обстановке (особенно при необходимости проведения поиска по направлению, при разведке обзорных РТС).


Ускорение перестройки (поиска) по частоте приводит к возрастанию роли частотной модуляции сигналов, возникающей в процессе поиска. Простейший способ учета этой модуляции — только расширение полосы пропускания приемника — ведет к снижению чувствительности приема и к увеличению ошибок измерения частоты.

Эффективнее путь более полного учета частотной модуляции введение согласованного с законом этой модуляции фильтра сжатия что позволяет проводить эффективный частотно-временной анализ в интеллектуальных программно-аппаратных средствах. Аналогичные решения применяют в акусто-оптических анализаторов частоты.


Анализаторы излучений оценивают наряду с частотами всевозможные другие параметры излучений: временные, спектральные, энергетические, поляризационные. К временным параметрам излучений РЛС относят длительность импульсов, пачек импульсов периоды следования импульсов, пачек, элементов импульсов при их манипуляции. К спектральным параметрам относят ширину спектра частот и скорость изменения частоты при ЛЧМ модуляции.

Аппаратура индикации, регистрации, обработки и хранения информации РТР

Аппаратура обеспечивает неавтоматизированное или автоматизированное запоминание и хранение результатов анализа излучений, а также распознавание разведываемых РЭС.

Определение местоположения РТС средствами РТР осуществляется по пеленгам однопозиционной РТС из различных точек пространства, что позволяет оценить положение РТС угломерным методом

Пеленги получают:

  • в стационарной многопозиционной системе РТР;
  • в процессе перемещения носителя средства РТР (самолета, ИСЗ и т.д.);

Средства оптико-электронной разведки предупреждают экипажи ударных самолетов о фактах ИК облучения и необходимости, в связи с этим, противосамолетного или противоракетного маневра. На специализированных разведывательных самолетах выявляют и классифицируют источники ИК и видимых излучений. Обработка зарегистрированной информации производится методами и устройствами, аналогичными РТР.

Радиоэлектронная защита

Радиоэлектронная защита (РЭЗ) предусматривает защиту РЭС от РЭП противника, а также обеспечение ЭМС и защиты от невзаимных непреднамеренных помех. К числу задач, решаемых для обеспечения РЭЗ, относятся задачи повышения:

  • помехозащищенности РЭС;
  • помехоустойчивости группировок (многопозиционных систем) РЭС в реальных условиях;
  • скрытности РЭС;
  • подавления средств РЭП и РЭР противника;

Помехозащищенность РЭС обеспечивается:

  • расширением динамического диапазона сигналов;
  • применением пространственно-временной селекции, время-частотной и угло-поляризационной, с адаптацией к помеховой обстановке в том числе, селекции имитирующих помех. Помехоустойчивость группировок (многопозиционных систем) РЭС в реальных условиях определяется;
  • составом и помехозащищенностью включенных в группировку средств;
  • возможностями противника по обеспечению эффективного РЭП в динамике РЭБ;

Помехоустойчивость повышается при использовании разнотипных многодиапазонных помехозащищенных средств при комплексровании программно-аппаратными средствами обработки информации и управления.


Скрытность РЭС обеспечивается:

  • повышением скрытности излучения сигналов или значений их параметров;
  • повышением скрытности приема сигналов;
  • повышением скрытности паразитных излучений РЭС;
  • повышением скрытности информации РЭС передачи сообщений, а также банков данных ЭВМ;

Повышение скрытности излучения сигналов и их параметров определяется:

  • увеличением длительности Т и полосы частот П при сохранении структуры сигнала;
  • снижением уровня боковых лепестков передающей антенны (неадаптивного или адаптивного) для предотвращения по ним длительной разведки;
  • сокращением времени излучения;

Если сохранение когерентности реализуемо, то возможности обнаружения сигнала своей аппаратурой определяются, в первую очередь, его энергией , где мощность сигнала, - период наблюдения . Возможности же наблюдения сложно-модулированного сигнала противником, не знающим его структуры и наблюдающим его как шум, определяются энергией, в ПТ раз большей за счет потерь некогерентного накопления

В применении к скрытию частот излучения, как параметров, определяющих прицельность помех и эффективность самонаведения средств поражения, этот принцип может реализоваться упрощенно, за счет адаптивной или псевдослучайной перестройки рабочих частот или перестройки частотно-временных параметров сигналов в достаточно широких пределах. Для реализации этих принципов необходимо применение обучаемых систем искусственного интеллекта.

Сочетание многоканальности, многопозиционности и элементов дезинформации также может затруднить создание прицельных по частоте помех и самонаведение снарядов.

Если повышение скрытности приема обеспечивается за счет разной передающей и приемной аппаратуры РЭС, дублирования приемных пунктов, использования кооперативных методов приема и передачи многопозиционных системах, то это снижает эффективность помех, прицельных по направлению, а также самонаводящихся на излучение средств поражения.

Повышение скрытности паразитных излучений то есть не требующиеся для выполнения функциональны задач РЭС. В частности, скрытность наземных РТС и летательных аппаратов с РЭС повышают за счет снижения заметности паразитных излучений источников питания РЭС в оптических диапазонах (видимом, инфракрасном) и использования отвлекающих средств, имитирующих паразитные излучения. У подводных лодок повышают акустическую изоляцию корпуса и снижают акустические шумы винтов за счет улучшения качества их изготовления.

Повышение скрытности передаваемой информации и банков данных ЭВМ обеспечивается усложнением систем кодирования, сменяемостью кодов, ограничением к ним доступа, также скрытностью излучений РЭС и аппаратуры ЭВМ.

Подавление средств РЭП противника

Подавление средств РЭП противника - мера, повышающая. помехоустойчивость как группировок РЭС, так и подсистем группировок РЭС. Помехи, создаваемые средствам РЭП, позволяют установить положение этих средств с приемлемой точностью путем пассивной локации источников излучений:

  • однопозиционной (т.е. при наблюдении в одной точке);
  • многопозиционной, в том числе, триангуляционной(т.е., вычисление координат по известной базе – расстоянию между пунктами);
  • корреляционно-базовой (т.е. основанной на вычислении функций взаимной корреляции);

На основе этой информации возможно наведение и самонаведение средств поражения (ракет, торпед) на источники помехового излучения. Однако перегрузка простых разведывательных элементов РЭП по числу излучающих объектов также может приводить к снижению эффективности подавления.

Примечания

  1. Для более детального понимания материла предлагается обратиться к методичкам Бельфера Р.А.