Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ АКУСТО-ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к области радиолокационной техники, и преимущественно может быть использовано для поиска, обнаружения и локализации скрытых акустоэлектрических преобразователей, например закладных микрофонов, в целях противодействия техническим средствам негласного перехвата аудиоинформации.

Известен способ обнаружения акустоэлектрического преобразователя на основе активного теста (Хорев А.А. Методы и средства поиска электронных устройств перехвата информации. - М.: МО РФ, 1998, с.85; Каторин Ю.Ф., Куренков Е.В., Лысов А.В., Остапенко А.В. Большая энциклопедия промышленного шпионажа. - СПб.: Полигон, 2000, с.357-358), который реализован в программно-аппаратном комплексе контроля АРК Д1-3К.

Недостатками этого способа являются невозможность обнаруживать акустоэлектрический преобразователь при выключенном радиоканале передачи полученной аудиоинформации, а также в случае отсутствия основного электромагнитного излучения при передаче полученной аудиоинформации по инфракрасному каналу или по проводам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу обнаружения акустоэлектрического преобразователя является способ обнаружения акустоэлектрического преобразователя на основе электро-акустической положительной обратной связи (RU 2342678, 2007), который включает облучение зондирующим радиосигналом области возможного размещения акустоэлектрического преобразователя, прием радиосигнала, переизлученного акустоэлектрическим преобразователем, детектирование принятого радиосигнала и преобразование его в акустические колебания, излучение полученных акустических колебаний в направлении области, облучаемой зондирующим радиосигналом, прием радиосигнала, промодулированного акустоэлектрическим преобразователем в соответствии с излученным акустическим колебанием и переизлученным акустоэлектрическим преобразователем, детектирование принятого сигнала, преобразование его в акустические колебания и принятие решения о наличии акустоэлектрического преобразователя по изменению полученных акустических колебаний.

Недостатками этого способа для обнаружения акустоэлектрического преобразователя являются недостаточная вероятность обнаружения акустоэлектрического преобразователя, высокая вероятность ложной тревоги, а также необходимость создания условий возникновения контура положительной обратной связи, которые носят случайный характер.

Кроме того, известный способ не позволяет определять расстояние до расположения акустоэлектрического преобразователя.

Заявляемый способ обнаружения акустоэлектрического преобразователя имеет целью повышение вероятности обнаружения акустоэлектрического преобразователя в условиях помех и снижение вероятности ложной тревоги, а также расширение функциональных возможностей способа для обнаружения акустоэлектрического преобразователя, заключающееся в обеспечении возможности оценивать расстояние до акустоэлектрических преобразователей.

Предлагаемый способ обнаружения акустоэлектрического преобразователя отличается от известного тем, что в качестве тестового акустического сигнала используют сложный акустический сигнал, выполняют взаимокорреляционную обработку продетектированного сигнала с тестовым акустическим сигналом и принимают решение о наличии акустоэлектрического преобразователя по факту формирования корреляционного пика, образованного составляющими тестового акустического сигнала в переизлученном радиосигнале вследствие его модуляции тестовым акустическим сигналом.

Применение корреляционной обработки обеспечивает сжатие принятого сигнала и повышение отношения сигнал/шум на выходе блока корреляционной обработки и анализа по отношению к его входу, что приводит к повышению вероятности обнаружения акустоэлектрического преобразователя в условиях помех и снижению вероятности ложной тревоги.

При этом после облучения тестовым акустическим сигналом и зондирующим радиосигналом области возможного размещения акустоэлектрического преобразователя и корреляционной обработки принятой реализации оценку дальности от акустической системы до акустоэлектрического преобразователя осуществляют по величине задержки корреляционного пика.

Известно устройство обнаружения акустоэлектрического преобразователя на основе активного теста (Хорев А.А. Методы и средства поиска электронных устройств перехвата информации. - М.: МО РФ, 1998, с.85; Каторин Ю.Ф., Куренков Е.В., Лысов А.В., Остапенко А.В. Большая энциклопедия промышленного шпионажа. - СПб.: Полигон, 2000, с.357-358) в виде программно-аппаратного комплекса контроля АРК Д1-3К.

Недостатки этого устройства заключаются в невозможности обнаруживать акустоэлектрический преобразователь при выключенном канале передачи информации. При этом указанное устройство не содержит блоков для облучения радиосигналом возможной области размещения акустоэлектрического преобразователя. Поэтому данное устройство не позволяет эффективно обнаруживать акустоэлектрический преобразователь, не формирующий основные электромагнитные излучения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству обнаружения акустоэлектрического преобразователя является устройство обнаружения акустоэлектрического преобразователя на основе электроакустической положительной обратной связи (RU 2342678, 2007). Устройство содержит последовательно соединенные блок передачи и приема радиосигнала, снабженный по меньшей мере одной антенной, детектор, преобразователь электрического сигнала в акустические колебания, установленный с возможностью одновременного облучения радиосигналом и акустическими колебаниями одной и той же области пространства, а также приема радиосигнала от облучаемой области.

Недостатками устройства является недостаточная вероятность обнаружения акустоэлектрического преобразователя и высокая вероятность ложной тревоги.

Кроме того, известное устройство не позволяет определять расстояние до расположения акустоэлектрического преобразователя.

Заявляемое устройство обнаружения акустоэлектрического преобразователя имеет целью повышение вероятности обнаружения акустоэлектрического преобразователя в условиях помех и снижение вероятности ложной тревоги, а также расширение функциональных возможностей устройства для обнаружения акустоэлектрического преобразователя, заключающееся в обеспечении возможности оценивать расстояние до акустоэлектрических преобразователей.

Предлагаемое устройство обнаружения акустоэлектрического преобразователя отличается от известного тем, что дополнительно введен блок корреляционной обработки и анализа, в качестве блока формирования тестового акустического сигнала используют формирователь сложного акустического сигнала, выход которого подключен на первый вход блока корреляционной обработки и анализа, второй вход блока корреляционной обработки и анализа подключен к выходу детектора.

Использование формирователя сложного акустического сигнала совместно с включением в состав устройства блока корреляционной обработки и анализа, реализующего корреляционную обработку, обеспечивает сжатие принятого сигнала и повышение отношения сигнал/шум на выходе блока корреляционной обработки и анализа по отношению к его входу, что приводит к повышению вероятности обнаружения акустоэлектрического преобразователя в условиях помех и снижению вероятности ложной тревоги.

При этом блок корреляционной обработки и анализа выполнен с возможностью оценки дальности от акустической системы до акустоэлектрического преобразователя по величине задержки корреляционного пика.

На фиг.1 приведена схема, поясняющая процесс осуществления заявляемого способа обнаружения акустоэлектрического преобразователя, где 1 - блок передачи и приема радиосигнала, 2 - детектор, 3 - блок корреляционной обработки и анализа, 4 - блок формирования тестового акустического сигнала, 5 - акустический излучатель, 6 - акустические колебания, 7 - акустоэлектрический преобразователь, 8 - переизлученный радиосигнал, 9 - зондирующий радиосигнал.

На фиг.2 приведена структурная схема устройства для обнаружения акустоэлектрического преобразователя, где 10 - генератор радиосигналов, 11 - приемо-передающая антенна, 12 - входные цепи, 13 - усилитель высокой частоты, 14 - диаграмма направленности излучения приемо-передающей антенны и 15 - характеристика направленности излучения акустической системы. Данная конструкция, устройства для обнаружения акустоэлектрического преобразователя позволяют обнаруживать акустоэлектрический преобразователь 7 при наибольшем интервале дальностей.

Способ обнаружения акустоэлектрического преобразователя осуществляют (см. фиг.1) следующим образом:

- формируют тестовый акустический сигнал, одновременно облучают тестовым акустическим сигналом 6 и зондирующим радиосигналом 9 область возможного размещения акустоэлектрического преобразователя 7;

- принимают радиосигнал 8, переизлученный акустоэлектрическим преобразователем 7. При этом осуществляют облучение зондирующим радиосигналом 9 на частоте f_o и осуществляют прием переизлученного акустоэлектрическим преобразователем 7 радиосигнала 8 на частоте второй или третьей гармоники зондирующего радиосигнала 2f_o или 3f_o соответственно. Выбор частоты приема выполняется последовательным перебором непосредственно в процессе поиска оператором, что обусловлено неопределенностью характеристик переизлученного акустоэлектрическим преобразователем 7 радиосигнала 9. Это позволяет обеспечить лучшие условия приема промодулированного сигнала для акустоэлектрических преобразователей, имеющих различные характеристики нелинейности в микрофонной цепи;

- детектируют принятый радиосигнал детектором 2. Детектирование принятого радиосигнала выполняют путем амплитудного детектирования;

- выполняют взаимокорреляционную обработку продетектированного сигнала с тестовым акустическим сигналом 6 и принимают решение о наличии акустоэлектрического преобразователя по факту формирования корреляционного пика, образованного составляющими тестового акустического сигнала 6 в переизлученном радиосигнале 8 вследствие его модуляции тестовым акустическим сигналом 6.

Для повышения вероятности обнаружения акустоэлектрического преобразователя 7 в качестве тестового акустического сигнала используют тестовый сложный акустический сигнал с большой базой. Для увеличения базы тестового акустического сигнала используется увеличение длительности и максимальная ширина спектра тестового акустического сигнала. Кроме того, при облучении зондирующим радиосигналом 9 акустоэлектрического преобразователя 7 выбирают частоту приема переизлученного акустоэлектрическим преобразователем радиосигнала 8, обеспечивающую наименьший уровень индустриальных помех.

Для определения расстояния до акустоэлектрического преобразователя 7 осуществляют оценку величины задержки корреляционного пика τ_З. Расстояние до акустоэлектрического преобразователя 7 вычисляется по формуле:

R=Vτ_З,

где V - скорость акустических волн в воздушной среде.

Заявляемый способ обнаружения акустоэлектрического преобразователя может быть осуществлен с использованием устройства для обнаружения акустоэлектрического преобразователя, структурная схема которого приведена на фиг.2.

Заявляемое устройство для обнаружения акустоэлектрического преобразователя содержит блок 1 передачи и приема радиосигнала, который включает последовательно соединенные приемо-передающую антенну 11 (или приемную антенну, которая на фигурах не показана), входные цепи 12 и усилитель 13 высокой частоты, а также генератор 10 радиосигналов, подключенный к приемо-передающей антенне 11 (или к передающей антенне, которая на фигурах не показана). К выходу усилителя 13 высокой частоты блока 1 передачи и приема радиосигнала подключены последовательно соединенные детектор 2, блок корреляционной обработки и анализа 3, а также блок формирования тестового акустического сигнала 4, который подключен на первый вход блока корреляционной обработки и анализа 3 и акустической системе 5.

Приемо-передающая антенна 11 блока 1 передачи и приема радиосигнала и акустическая система 5 установлены с возможностью одновременного облучения зондирующим радиосигналом 9 и акустическими колебаниями 6 одной и той же области пространства, а также приема переизлученного радиосигнала 8 от облучаемой области.

На фиг.2 показано относительное положение приемо-передающей антенны 11 и акустической системы 5, разнесенных в пространстве, с обеспечением при этом перекрытия диаграммы 14 направленности излучения приемо-передающей антенны 11 и характеристики 15 направленности акустической системы 5. Такое положение, по мнению авторов, является наилучшим для изобретения с точки зрения максимальной вероятности обнаружения акустоэлектрического преобразователя.

Блок 1 передачи и приема радиосигнала выполнен с возможностью излучения зондирующего радиосигнала 9 на частоте f_o и приема переизлученного акустоэлектрическим преобразователем 7 радиосигнала 8 на частоте второй или третьей гармоник зондирующего радиосигнала, 2f_o или 3f_o соответственно. В этом случае блок 1 передачи и приема радиосигнала может быть выполнен по аналогии с узлом, используемым в нелинейном локаторе типа «Orion NJE-4000» (Каторин Ю.Ф., Куренков Е.В., Лысов А.В., Остапенко А.В. Большая энциклопедия промышленного шпионажа. - СПб.: Полигон, 2000, с.372). Наиболее предпочтительным, по мнению авторов настоящего изобретения, является прием переизлученного акустоэлектрическим преобразователем 7 радиосигнала 9 с частотой второй гармоники зондирующего радиосигнала 2f_o.

В качестве детектора 2 использован амплитудный детектор, так как большинство существующих акустоэлектрических преобразователей выполняют амплитудную модуляцию акустического сигнала. Детектор 2 может быть выполнен в соответствии с известным техническим решением (Терещук P.M., Терещук К.М., Седов С.А. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя. - Киев: Наукова думка, 1982, с.471, рис.VII.36).

В качестве блока корреляционной обработки и анализа 3 может быть использован блок оценки корреляции и спектра, выполненный в соответствии с известным техническим решением (US 006397154 BI, 2002), используемым в акустическом спектральном корреляторе OSCOR-5000.

В качестве блока формирования тестового акустического сигнала 4 может быть использован формирователь акустического сигнала, имеющий известную типовую конструкцию (RU 2099870, 1997). Наиболее предпочтительным, по мнению авторов настоящего изобретения, является использование экранированной акустической системы. Это снижает уровень наводок на приемо-передающий модуль.

Заявляемое устройство для обнаружения акустоэлектрического преобразователя, позволяющее осуществить заявляемый способ обнаружения акустоэлектрического преобразователя, работает следующим образом.

В процессе поиска акустоэлектрического преобразователя 7 генератор 10 радиосигнала блока 1 передачи и приема радиосигнала формирует радиосигнал, который поступает на приемо-передающую антенну 11, в результате чего приемо-передающая антенна 11 облучает зондирующим радиосигналом 9 область возможного размещения акустоэлектрического преобразователя 7. В случае наличия в облучаемой зондирующим радиосигналом 9 области акустоэлектрического преобразователя 7 на его токоведущих цепях наводятся высокочастотные токи, которые, протекая по цепям, создают переменное электромагнитное поле, являющееся переизлученным радиосигналом 8. Приемо-передающая антенна 11 блока 1 передачи и приема радиосигнала принимает переизлученный радиосигнал 8. При этом блок 1 передачи и приема радиосигнала осуществляет облучение зондирующим радиосигналом 9 на частоте f_o и прием переизлученного акустоэлектрическим преобразователем 7 радиосигнала 9 с частотой второй и третьей гармоники зондирующего радиосигнала 2f_o или 3f_o соответственно. Выбор частоты приема обеспечивает лучшие условия приема переизлученного радиосигнала 9 для акустоэлектрических преобразователей 7, имеющих различные характеристики нелинейности в микрофонной цепи.

После преобразования переизлученного радиосигнала 8 приемо-передающей антенной 11 в электрический сигнал, прохождения его через входные цепи 12, согласующие выход приемо-передающей антенны 11 с входом усилителя 13 высокой частоты и ограничивающие полосу частот тракта приема и усиления, и усиления усилителем 13 высокой частоты происходит детектирование электрического сигнала детектором 2. Детектирование выполняют путем амплитудного детектирования. Продетектированный сигнал подается на блок корреляционной обработки и анализа 3, где выполняется его взаимокорреляционная обработка с тестовым акустическим сигналом 6.

В случае наличия в области, облучаемой зондирующим радиосигналом 9 и акустическими колебаниями 6, акустоэлектрического преобразователя 7 наведенные в его токоведущих цепях высокочастотные токи протекают через чувствительный к акустическим колебаниям элемент акустоэлектрического преобразователя 7 и подвергаются модуляции в соответствии с акустическими колебаниями вследствие изменения резистивных, емкостных или индуктивных свойств данного элемента. В результате переизлученный радиосигнал 8 оказывается промодулированным акустическими колебаниями.

Благодаря тому, что блок 1 передачи и приема радиосигнала и акустическая система 5 установлены с возможностью одновременного облучения радиосигналом 9 и акустическими колебаниями 6 области возможного размещения акустоэлектрического преобразователя 7 и приема радиосигнала из указанной области, а также за счет корреляционной обработки и анализа переизлученного радиосигнала 8 происходит образование корреляционного пика, на основании которого оператор принимает решение об обнаружении акустоэлектрического преобразователя 7.

Для обеспечения наибольшей вероятности обнаружения акустоэлектрического преобразователя 7, в качестве тестового акустического сигнала используют тестовый сложный акустический сигнал с большой базой сигнала (B>>1). Для увеличения базы тестового акустического сигнала используются увеличение длительности и максимальная ширина спектра тестового акустического сигнала. Кроме того, при облучении зондирующим радиосигналом 9 акустоэлектрического преобразователя 7 выбирают частоту приема переизлученного акустоэлектрическим преобразователем радиосигнала 8, обеспечивающую наименьший уровень индустриальных помех.

Авторами изобретения был создан макет заявляемого устройства для обнаружения акустоэлектрического преобразователя и проведены его испытания, которые подтвердили возможность осуществления заявляемого способа обнаружения акустоэлектрического преобразователя, определения дальности до акустоэлектрического преобразователя, а также работоспособность устройства. В ходе эксперимента подтверждена возможность образования корреляционного пика при приеме переизлученного сигнала на второй и третьей гармониках частоты зондирующего радиосигнала. В качестве тестового акустического сигнала использовался акустический шум с равномерной спектральной плотностью в диапазоне частот от 10 Гц до 11 кГц и длительностью от 5 до 80 секунд. При этом были достигнуты значения базы тестового акустического сигнала от 55000 до 880000, что позволило повысить вероятность обнаружения акустоэлектрического преобразователя в условиях помех и снизить вероятности ложной тревоги при корреляционной обработке и анализе сигнала. Экспериментально подтверждено, что корреляционный пик не формируется при облучении других элементов радиоэлектронной аппаратуры, не содержащих акустоэлектрического преобразователя. Макет устройства обеспечивает надежное выявление и определение дальности до акустоэлектрического преобразователя, который скрытно установлен в корпусе устройства, имеющего значительное количество нелинейных электронных элементов, например, такого, как телевизор или компьютер.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает повышение вероятности обнаружения акустоэлектрического преобразователя в условиях помех и снижение вероятности ложной тревоги, а также расширение функциональных возможностей, заключающееся в обеспечении возможности оценивать расстояние до акустоэлектрических преобразователей.