Problemas para detectar e identificar señales de radio desde medios encubiertos control de la información.
Problemas de detección e identificación de señales de radio procedentes de medios de control de la información encubiertos
Parte 1. Requisitos básicos para los sistemas de detección de señales de radio
Kargashin Viktor Leonidovich
Candidato de Ciencias Técnicas
Equipo especial, No. 3, 2000
Los sistemas de detección e identificación de señales de radiofrecuencia son actualmente uno de los dispositivos más utilizados para contrarrestar el control encubierto de la información. Dichos dispositivos se implementan en forma de indicadores de campo electromagnético de banda ancha, escáneres y sistemas automatizados de monitoreo de radio basados en receptores digitales. Todos ellos se basan en la presencia de una señal evidente que desenmascara el funcionamiento de un equipo de radio especial (SRTS), en forma de emisión de radio que existe durante el período en que el SRTS está encendido en modo de transmisión.
Al detectar señales de radio, el requisito principal es la identificación garantizada de las emisiones de radio recibidas como peligrosas, lo que hace que sea extremadamente importante optimizar la estructura y los parámetros de los dispositivos de detección de señales de radio. La detección e identificación garantizadas de señales SRTS es posible si se cumplen una serie de condiciones que determinan los siguientes aspectos de la recepción de la señal:
- informativo;
- energía;
- temporal;
- espacial.
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Todos estos aspectos son, en una primera aproximación, independientes entre sí, lo que nos permite considerar por separado su influencia en la estructura y características técnicas de los dispositivos de detección de señales de radio.
InformativoEste aspecto se utiliza sobre todo para identificar señales SRTS en el contexto de numerosas señales de interferencia de estaciones externas y ajenas, incluso para identificar transmisiones de radiodifusión. La esencia del aspecto informativo radica en la posibilidad de determinar que una señal recibida pertenece al SRTS por la presencia del contenido de información correspondiente en el mensaje recibido. Como regla general, una posible clase de mensaje de información se considera una señal de voz que existe en uno o más locales controlados. Para ello, la mayoría de sistemas y herramientas de recepción permiten la demodulación de la señal según procedimientos estándar proporcionados por el receptor (AM, FM, FM, etc.), así como el uso de capacidades de identificación adicionales en forma de correlación entre las señal demodulada y la señal acústica de la sala. Además, estos procedimientos permiten resolver no sólo complejos automatizados, sino también escáneres e indicadores de campo, detectando el fenómeno de la «vinculación acústica». Entre los equipos existentes, cabe destacar los indicadores de campo «RICH-2», «RICH-3», «D-006», «D -008» , «IPSH-012», escáneres «Oscor-5000», «Xplorer», «Cub», « ;Scorpio», complejos automatizados de la serie «ARK», «RCC-2000», «Rodeya» «>Sin negar la utilidad de este procedimiento para la mayoría de los problemas prácticos, cabe señalar que la solución está limitada a las opciones SRTS que no proporcionan tipos de modulación analógica, no están destinadas a interceptar información de voz y utilizan tipos complejos de modulación, codificación y cubrir. Teniendo en cuenta las perspectivas de desarrollo de la tecnología de transmisión de información, incluido el SRTS, y los métodos teóricos de uso de sistemas de señales similares al ruido, la posibilidad de identificar señales por las características de la información se reducirá al mínimo.
Actualmente, la señal emitida por SRTS debe considerarse ruido, lo que excluye la posibilidad de su demodulación sin conocimiento del método de conversión de la información original y, además, la presencia de opciones de demodulación no es necesaria para la detección efectiva de señales SRTS.
En el caso general, una señal de un SRTS se puede representar como una señal con una base aleatoria en el dominio del tiempo-frecuencia, sin tener en cuenta el método de su formación. Actualmente, las señales con base aleatoria se implementan en cierta medida mediante señales con salto de frecuencia pseudoaleatorio (PRFC) y comprimiendo las señales en el tiempo. Desde el punto de vista de la contrarrestación, limitar los tipos de base de señales recibidas e identificadas genera incertidumbre en la evaluación de las capacidades de los dispositivos de búsqueda con respecto a los tipos de señales emergentes e implementadas. En la figura. La Figura 1 muestra algunos tipos de bases de señales, lo que demuestra diferencias significativas entre señales con bases deterministas y señales con bases aleatorias.
Los dispositivos y complejos de búsqueda existentes están diseñados para detectar e identificar señales continuas o señales de corta duración cuando el SRTS contiene control remoto. La capacidad de los dispositivos de búsqueda para detectar señales de saltadores de frecuencia está determinada por los parámetros específicos de las señales, es decir, la velocidad de cambio de canal, el número de estos canales y el ancho de banda de frecuencia de cada canal. El problema de detectar e identificar señales de salto de frecuencia es independiente y debe resolverse utilizando receptores de radio especializados con una alta velocidad de sintonización de frecuencia.
La capacidad de detectar señales a corto plazo cuando se utilizan sintonizables Los receptores dependen de la velocidad de su sintonización en comparación con la tasa de cambio en la frecuencia de la señal, pero con un análisis a largo plazo del rango de frecuencia, la probabilidad de detectar dicha señal tiende a 1.
Fig. 1. Tipos de bases de señales SRTS
Una señal con base aleatoria se caracteriza por la aparición de emisiones de radio en momentos aleatorios en partes arbitrarias del rango de frecuencia. Es evidente que la identificación correcta de una señal de este tipo mediante métodos tradicionales es extremadamente difícil. Considerar la señal SRTS como un proceso de ruido nos permite construir herramientas y complejos de detección de forma óptima. Para tal situación, los óptimos son los receptores de energía como los radiómetros, conocidos en ingeniería radioeléctrica, cuyo uso para el problema a resolver tiene una serie de puntos específicos que serán analizados en el siguiente artículo.
EnergíaUn aspecto a la hora de resolver el problema de detectar señales de SRTS significa determinar los requisitos para los componentes de los dispositivos de monitoreo de radio, teniendo en cuenta la sensibilidad del receptor, la potencia de radiación y las condiciones de ubicación del SRTS. Es obvio que en presencia de restricciones introducidas artificialmente en los valores máximos de los parámetros SRTS, la solución al problema de detección tendrá un carácter de umbral y, por lo tanto, reducirá significativamente la eficiencia potencial de los sistemas de detección. Este problema se puede resolver sin utilizar características energéticas, para lo cual consideramos un esquema generalizado de control de información encubierta presentado en la Fig. 2.
Como modelo de control de información encubierta, es recomendable considerar la situación de recepción óptima de la señal SRTS en el punto de control, es decir, la organización de una recepción coherente teniendo en cuenta la distancia 
y señal de atenuación introducida por las estructuras del edificio.
Fig. 2. Esquema de seguimiento radioeléctrico de señales de SRTS
La recepción de la señal SRTS por parte del receptor de detección es obviamente incoherente, ya que los parámetros de esta señal se desconocen y las posibilidades de detección efectiva están determinadas por los siguientes requisitos previos:
- distancia
es mayor que la distancia 
a la que donde se encuentra la antena del dispositivo de detección; - La señal SRTS es atenuada aún más por las estructuras del edificio a lo largo de la ruta de propagación.
Si el SRTS se calcula de manera óptima, entonces la potencia de la señal en las entradas de ambos receptores se puede relacionar entre sí a través del alcance del transmisor y la potencia de radiación del transmisor. Usando expresiones conocidas para el canal de comunicación por radio, puede obtener una relación simple entre distancias y en la siguiente forma:
— atenuación de potencia introducida en la señal por las estructuras de los edificios,
y 
— probabilidad de falsa alarma y detección correcta en el receptor SRTS, 
y 
— la probabilidad de falsa alarma y detección correcta para el receptor de detección.
La fórmula se obtuvo para las siguientes condiciones, suponiendo una propagación idéntica de las ondas de radio a lo largo de las rutas hacia ambos receptores de radio:
- el receptor en el punto de control realiza un análisis coherente;
- el receptor de detección realiza análisis incoherentes;
- la atenuación de la señal de radio por las estructuras del edificio está determinada por el multiplicador
, que depende de la frecuencia para estructuras de varios tipos ( 
).
Por lo tanto, los requisitos para la ubicación de los dispositivos de detección de señales SRTS pueden determinarse solo a partir de ciertas consideraciones regulatorias y condiciones específicas en el objeto de control sin tener en cuenta los indicadores de energía del transmisor de radio SRTS. La elección de valores específicos para las probabilidades de falsa alarma y detección correcta para ambos receptores está determinada por los requisitos de calidad de la recepción de la señal y puede hacerse a partir de las siguientes suposiciones:
- probabilidad de falsa alarma para el receptor SRTS, se pueden seleccionar aproximadamente 10-3…10-2, ya que la situación de recepción errónea para el control encubierto no es significativamente peligrosa;
- la probabilidad de una falsa alarma para el receptor de detección
debe ser significativamente menor, alrededor de 10-8…10-10, ya que una recepción errónea en este caso es crítica y conduce a costos adicionales por descifrar respuestas falsas; - la probabilidad de detección correcta de la señal
para el receptor SRTS debería ser bastante alta, del orden de 0,9…0,99, ya que la recepción de señal garantizada es el requisito principal para los sistemas de control de información encubierta; - probabilidad de detección correcta se puede elegir el mismo orden de 0,9…0,99, ya que el requisito de detección garantizada de una señal desconocida también debe considerarse como el principal.
Para variaciones de los valores especificados de los parámetros estándar (,
Relación entre las distancias 
y 
se le da a la siguiente vista:
.
En una situación extrema, cuando los valores de atenuación de la señal introducido por las estructuras del edificio, desconocido, es aconsejable seleccionar 
y determine la distancia basándose en una relación simple 
. Para las frecuencias del rango VHF tradicional utilizado para transmitir señales de SRTS, la cantidad de atenuación causada por las estructuras de los edificios es insignificante, lo que dificulta la elección del coeficiente 
, lo que elimina el problema de evaluar la influencia de la atenuación de la señal en la elección de los dispositivos de detección de parámetros. Reducir la distancia en comparación con la distancia 
es el precio a pagar por los parámetros de señal desconocidos. Para los requisitos más estrictos, la distancia entre la antena del dispositivo de detección y la antena del transmisor SRTS propuesto no debe ser superior a 0,075 de la distancia entre el transmisor y el receptor SRTS. Entonces, por ejemplo, si la distancia hasta la posible ubicación del punto de control SRTS es de 100 metros, la ubicación de las antenas del dispositivo de detección debe organizarse de tal manera que garantice la distancia desde la antena del transmisor de radio deseado. a la antena del detector no debe ser más de 7,5 metros, es decir, la distancia entre las antenas (o posiciones de las antenas) no debe ser más de 15 metros. Para distancias más pequeñas al punto de control, el problema de colocar las antenas del dispositivo de detección se vuelve prácticamente difícil de resolver.
Desde el punto de vista energético, los principios de funcionamiento de los dispositivos de detección como los indicadores de campo electromagnético tienen ciertas ventajas, ya que al moverse por el espacio de estudio se logra la distancia requerida o más corta entre las antenas del transmisor de radio y el indicador (sin embargo, las limitaciones del modelo SRTS para indicadores de campo debe tenerse en cuenta en términos de la necesidad de que el SRTS funcione en modo radiación durante el examen, así como la sensibilidad reducida del indicador, teniendo en cuenta las diferencias en su banda de frecuencia operativa en comparación con el ancho del espectro de la señal).
Los complejos automatizados estacionarios actualmente están equipados con un sistema de antenas receptoras (por ejemplo, los complejos de la serie ARK), que permite detectar una señal en varias habitaciones. Teniendo en cuenta los requisitos desarrollados, el número de antenas receptoras del complejo se puede determinar en función de la distancia esperada hasta un posible punto de control.
Para situaciones típicas, este número no es tan significativo, ya que una distancia de 15 metros corresponde a instalarlos aproximadamente a través de una habitación de 5-6 metros de ancho. A distancias más cortas hasta el punto de control (15-20 metros), el uso óptimo de los sistemas de monitoreo de radio estacionarios se vuelve problemático, ya que la distancia entre las antenas receptoras en este caso no debe ser más de 3 metros, lo que aumenta el número requerido de antenas. en casi 30 veces.
EspacialEl aspecto radica en la supuesta presencia de propiedades direccionales en la antena del transmisor SRTS, teniendo en cuenta la ubicación del punto de control. Al evaluar la influencia del aspecto energético, se partió del supuesto de que las antenas receptoras de seguimiento y detección funcionan en condiciones idénticas. En el rango de frecuencia VHF tradicional, crear propiedades direccionales en antenas de pequeño tamaño es problemático y la antena suele ser un dipolo con un patrón de radiación circular. Con el aumento del rango de frecuencia de SRTS, esta posibilidad se vuelve más realista, por ejemplo, mediante el uso de antenas vibratorias en lugar de dipolos, que permiten proporcionar cierta direccionalidad. La más significativa es la probabilidad distinta de cero de que las antenas receptoras del detector no se coloquen correctamente en áreas de esquina con radiación mínima en la dirección deseada. Tener en cuenta las propiedades direccionales empeorará significativamente los requisitos para la distancia mínima de la antena detectora a la antena transmisora y, en el rango de microondas, generalmente puede conducir a una situación difícil de necesidad de colocar antenas receptoras en las superficies externas de los edificios en el lado del punto de control.
TemporalEl aspecto radica en la necesidad de adaptar el tiempo de funcionamiento del transmisor SRTS en el modo de radiación y el ajuste del receptor de detección al rango de frecuencia apropiado. De la Fig. 1 muestra que para señales con una base aleatoria o ráfagas de corta duración, así como para SRTS con control externo, tal coincidencia es de naturaleza probabilística. Los dispositivos de búsqueda basados en este factor se pueden dividir en dos grupos:
- indicadores de campo electromagnético y escáneres, que asumen la continuidad de la emisión de la señal deseada durante las encuestas;
- complejos de detección estacionarios diseñados para la observación a largo plazo de señales en el rango de frecuencia.
El primer grupo de herramientas de búsqueda está diseñado para detectar emisiones de SRTS continuos, que actualmente representan una clase bastante amplia de medios de monitoreo de información encubierta. Mediante el desplazamiento de estos dispositivos de búsqueda también se solucionan en cierta medida problemas de aspectos energéticos y espaciales. Para el modelo de señal adoptado, estas herramientas de búsqueda son casi óptimas en su principio operativo.
El segundo grupo de herramientas de búsqueda está diseñado para detectar señales SRTS de una clase más amplia, y el principal problema es el cumplimiento de los requisitos para la reestructuración del tiempo de detección de los receptores con posibles modelos de parámetros de temporización SRTS. En los siguientes artículos se analizará un posible enfoque para desarrollar requisitos para la velocidad de sintonización del receptor. Sin embargo, basándose en consideraciones generales, se puede argumentar que con un tiempo de observación de señal infinitamente largo en el rango de frecuencia controlado, se garantizará que las señales SRTS con características de radiación arbitrarias a lo largo del tiempo, incluidas transmisiones a corto plazo o señales con salto de frecuencia, sean detectado.
Por tanto, el uso de la emisión de radio de los transmisores SRTS como función de desenmascaramiento se puede optimizar tanto en la estructura de los dispositivos de búsqueda, dependiendo del modelo de la señal detectada, como de las condiciones de ubicación del punto de control. Al mismo tiempo, los principales factores que permiten optimizar los dispositivos de búsqueda son:
- orientación hacia la señal SRTS como una señal con una base aleatoria, es decir, un proceso de ruido, la demodulación lo cual no tiene sentido en el marco de la solución del problema de contrarrestar el control tácito de la información;
- al detectar señales SRTS que están diseñadas de manera óptima, la(s) antena(s) de los dispositivos de detección deben ubicarse a una distancia mínima determinada de la antena del transmisor SRTS deseado;
- herramientas de búsqueda como indicadores de campo electromagnético de banda ancha y los escáneres se pueden utilizar para detectar señales de SRTS que funcionan en modo de radiación continua, sujeto a su movimiento en el espacio para lograr distancias mínimas entre las antenas del dispositivo de búsqueda y el transmisor;
- Los complejos automatizados de monitoreo de radio estacionarios hacen es posible detectar una señal de radio de una clase más amplia de SRTS con tipos arbitrarios de control de modo de funcionamiento SRTS, pero requiere una justificación de los requisitos para la velocidad de sintonización de frecuencia de los receptores base utilizados.
Cuando se utilizan en la práctica equipos especiales de herramientas y complejos de búsqueda y detección disponibles en el mercado, se requiere una definición clara en situaciones específicas, una idea de los modelos de señales SRTS que se van a detectar o consultar con especialista en optimizar la construcción de sistemas de detección de señales en relación con las condiciones de despliegue del objeto protegido.