Материал: Физические основы защиты информации. Бабурин А.В., Пахомова А.С

Очевидно, что при суммировании nm сигналов можно было бы получить лишь некоторую среднюю, зависящую от отражающих свойств совокупности элементов энергию. Чтобы получить изображение, отраженные элементами сигналы необходимо предварительно упорядочить в пространстве времени приема и фазы. При этом должно быть выполнено следующее условие: суммироваться в каждый момент времени должны сигналы, отраженные одной и той же элементарной площадкой S_i,j. Иными словами, в результате упорядочения все импульсы, излученные и отраженные за время пролета летательного аппарата на расстояние L должны быть просуммированы на позиции S_i,j, т.е. на каждой позиции должны быть осуществлена свертка отраженных данным элементом импульсных сигналов. Как уже упоминалось, амплитуда и фаза каждого из них индивидуальна. Это значит, что для аппаратурного решения задачи упорядочения задерживающее устройство с N независимыми каналами (N=mn) (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Задерживающее устройство с N независимыми каналами

Создать такое устройство можно различными способами – с помощью оптико-электронных методов, с вычислительными машинами, имеющими большой объем оперативной памяти и высокое быстродействие и т.д. В настоящее время обычно предпочтение отдают когерентным оптико-электронным методам. В основе их лежит голография – запись и воспроизведение фазово-частотных портретов принимаемых отраженных сигналов. Регистрация таких портретов производится на борту летательных аппаратов. По прибытии самолета на базу голограммы доставляются на пункты сбора информации. С космических аппаратов информация «сбрасывается» по радиоканалу.

Основными характеристиками РЛС БО, определяющими их способность дальнего наблюдения за объектами, является их чувствительность (способность РЛС наблюдать объекты с малыми эффективными поверхностями рассеяния) и разрешающая способность (способность РЛС к детальному наблюдению малоразмерных объектов). Если первая из этих характеристик (эффективная поверхность) определяет главным образом возможности обнаружения объектов, то вторая – возможности из распознавания по размерам, форме, деталям конструкции и т.д. Чувствительность современных РЛС БО в зависимости от фоновых образований составляет 0,4 – 0,6 м². Разрешающая способность, характеризуемая линейными величинами (стороной разрешаемой площадки S, см. рис. 5.1), при разведке с самолета l_р – 1…2 м. При разведке с ИСЗ – 1,5…3 м.

5.1.2. Разрешающая способность в направлении трассы полета

Как уже отмечалось ранее, РЛС БО – когерентная импульсная РЛС. В приемном устройстве РЛС выделяется сигнал доплеровской частоты. Доплеровская частота равна

(5.1)

где V_n – путевая скорость объекта;

 - длина волны, зондирующего сигнала;

 - угол между направлением оси Z и вектором скорости

≈90.

При свертке сигналов доплеровской частоты в центре каждого элемента они складываются в фазе, как показано на рис. 5.2. За пределами элемента фаза сигнала может рассматриваться как случайная. Происходит частичная компенсация. В результате в центре каждого элемента формируется пик, существенно превышающий уровень фона. При оценке разрешающей способности будем полагать, что ширина диаграммы направленности вдоль трассы полета определяется половиной длины волны сигнала на доплеровской частоте. Из (5.1) следует, что период сигнала доплеровской частоты на i-м элементе

Рис. 5.2. Свертка сигналов доплеровской частоты

Расстояние на поверхности земли, которое аппарат со скоростью V_n проходит в течение полупериода и есть разрешающая способность:

(5.2)

С другой стороны, известно, что ширина диаграммы направленности антенны приблизительно оценивается формулой

/d_а, (5.3)

где d_а – апертура антенны.

Сравнивая (5.2) и (5.3), приходим к следующим выводам:

- разрешающая способность РЛС БО вдоль трассы полета зависит от длины: чем короче волна, тем выше разрешающая способность;

- разрешающая способность РЛС БО не зависит от дальности до наблюдаемого объекта; она определяется только диаметром антенны и равна

5.1.3. Разрешающая способность в направлении, перпендикулярном трассе полета

Как уже отмечалось ранее, РЛС БО работает с импульсным сигналом. Сигналы излучаются под углом выноса антенны в плоскостях 0Х. Они распространяются в направлении поверхности земли и, достигнув ее, отражаются. Отраженные сигналы принимаются антенной. Излучение и прием производится в растворе диаграммы направленности антенны. Ширина диаграммы _ах_ау. «Развертка» элементов площадки происходит за счет естественного запаздывания импульсных сигналов.

Это запаздывание, как известно, (c – скорость света).

Фронт сигнала «1-3» достигает поверхности площадки в точках «1» и «2» не одновременно. Процесс отражения занимает интервал времени t, пропорциональный длительности импульса t_и.

С учетом же всего интервала разрешающая способность в направлении оси Y оказывается равной

, (5.4)

где с – скорость распространения радиоволн; t_i – длительность импульса; _В – угол выноса антенны. Таким образом, в РЛС БО разрешающая способность в направлении оси Y зависит от длительности импульсов. Чем короче импульс, тем выше разрешающая способность.

Дальность действия РЛС БО, как и всякой РЛС, определяется энергией излучаемых импульсов. Эта энергия равна =U²t_и. Требования к разрешающей способности и к дальности, таким образом, оказываются противоречивыми. Для того, чтобы преодолеть противоречие, в РЛС БО используют различные виды внутриимпульсной модуляции. Наибольшее распространение получила так называемая внутриимпульсная линейная частотная модуляция (ЛНМ). Это объясняется, по-видимому, относительной простотой конструирования модулирующих устройств подобного типа. В передающем устройстве импульс перед излучением модулируется ЛЧМ. В приемном устройстве принятые сигналы демодулируются. Это и позволяет в РЛС БО выполнить как требование по дальности, так и требование по разрешающей способности одновременно. Она зависит также от угла выноса антенны. При _В=90l_ру=, т.е. разрешающая способность отсутствует. Именно поэтому РЛС с синтезированной антенной получили наименование радиолокационных станций бокового обзора. Разрешающая способность появляется лишь в меру разрастания угла выноса.

Из принимаемых импульсных сигналов выделяется сигнал доплеровской частоты (например, с помощью узкополосного фильтра). Они используются при обеспечении разрешающей способности в направлении трассы полета. Импульсы подвергаются задержке (например, с помощью дисперсионной линии задержки). Цель задержки – осуществить свертку всех принятых сигналов на соответствующей позиции S_ij (рис. 5.1), точно также, как в рассмотренном ранее случае свертки доплеровских сигналов. Вид свертки во времени показан на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Вид свертки во времени

5.2 Методы и средства защиты информации от средств радиолокационной разведки

Возможности обнаружения наземных объектов зависят от радиолокационного контраста объекта с фонами, разрешающей способности применяемых противником средств разведки, наличия помех на пути распространения радиоволн.

При проведении маскировочных мероприятий с целью затруднения обнаружения объектов разведки противником необходимо:

- снижать радиолокационный контраст объектов с фоном путем уменьшения различий между ними по отражающей способности;

- использовать маскирующие свойства местности и гидрометеоров;

- применять конструктивные решения, исключающие появление радиолокационных демаскирующих признаков;

- применять технические средства для скрытия действительных и устройства ложных объектов;

- использовать активные средства маскировки.

Сравнительно низкая разрешающая способность радиолокационных станций позволяет скрывать малоразмерные объекты, используя прием, который невозможно применить в оптической маскировке, а именно, располагая маскируемые объекты поблизости от местных предметов или радиолокационных отражателей на расстояниях, не превышающих разрешающей способности радиолокационных средств. В этом случае отметки от маскируемых объектов сливаются на радиолокационном изображении с отметками от местных предметов или от отражателей.

Перечисленные способы защиты от радиолокационных средств разведки рассмотрены ниже.

5.2.1. Снижение радиолокационного контраста объектов

Снижение радиолокационного контраста объектов может быть достигнуто:

- приданием поверхностям объекта малоотражающих форм;

- применением радиолокационных масок и экранов;

- применением специальных противорадиолокационных покрытий.

5.2.1.1. Придание объектам малоотражающих форм

Малоотражающими формами являются такие формы поверхностей, под влиянием которых максимум отраженной электромагнитной энергии отклоняется от направления на приемную антенну радиолокатора или под влиянием которых происходит равномерное или беспорядочное рассеяние зондирующего излучения в различные стороны, в результате чего в сторону приемной антенны радиолокатора отражается небольшая часть падающего излучения.

Наиболее характерной малоотражающей формой, отклоняющей максимум отраженной энергии в сторону от приемника, является наклонная плоскость или пирамида. Для конуса характерно отклонение максимума диаграммы вторичного излучения от направления на радолокатор и рассеивание отраженной энергии в разные стороны.

На рис. 5.4 приведены сравнительные величины ЭПР простых отражателей, у которых геометрические площади S облучаемых поверхностей равны (1 м²). Наибольшую величину _Ц при равновеликих геометрических размерах имеют объекты, в конструкции которых преобладают плоскостные или цилиндрические поверхности, нормальные к направлению облучения, а также уголковые отражатели. Эти объекты будут хорошо наблюдаться радиолокационными станциями на больших дистанциях. Следовательно, основным условием применения малоотражающих форм является первоочередная замена конструкций, имеющих такие поверхности, коническими, пирамидальными или плоскими с определенным углом наклона к горизонту.

Рис. 5.4. Сравнительные величины ЭПР отражателей различной геометрической формы

Прежде всего необходимо устранить из конструкции защищаемого объекта уголковые отражатели, которые имеют большие значения _ц гц при малых размерах граней, причем сигналы от таких отражателей на экране индикатора радиолокационной станции получаются устойчивыми. Двугранные и трехгранные уголковые отражатели могут образовываться в сочетании борта корабля и гладкой морской поверхности, а также в сочетании поверхности надстроек и палубы. Поверхности зданий в сочетании с гладкими тротуарами и мостовыми образуют мощные уголковые отражатели с большими размерами граней.

Снижение радиолокационного контраста может быть достигнуто, если вертикальные поверхности защищаемого объекта делать не гладкими, а рельефными (гофрированными). На рис. 5.5 показана такая керамическая пластина, которую предлагается использовать для маскировки жилых зданий и промышленных предприятий. В нижнюю часть пластины можно вводить компоненты, поглощающие радиоволны.

Рис. 5.5. Керамическая пластина, рассеивающая падающую на нее энергию радиоволн

Кроме того, для снижения мощности отраженного радиолокационного сигнала в целях маскировки промышленных и жилых зданий специалистами предложено на внешних поверхностях зданий делать канавки, желобки и чашеобразные выступы или углубления. Для маскировки вертикальных плоскостей и прямых линий, образующих контур здания, плоские поверхности рекомендуется расчленять желобками, идущими в произвольных направлениях; прямоугольные очертания фундаментов, дверей, окон, подъездов снабжать выступами и чашеобразными наростами, искажающими форму этих объектов. Над окнами и дверьми устанавливать щиты под углом 45° к стенке здания.