Материал: Исследование эффективности метода ультразвукового подавления диктофонов

Исследование эффективности метода ультразвукового подавления диктофонов

Реферат

Объект исследования - метод ультразвукового подавления диктофонов.

Цель проекта - исследовать эффективность ультразвукового подавления диктофонов, улучшение эффективность подавления диктофонов.

Методы разработки - разработка печатной платы с помощью программного обеспечения «Sprint-Layout 6».

Для реализации поставленной цели в дипломном проекте проведен обзор методов подавления диктофоне, проанализированы структурную схема ультразвукового подавителя диктофонов. Проанализирована принципиальная схема усилителя для ультразвукового подавителя диктофонов. Разработана печатная плата подавителя. Проведены эксперименты для определения эффективности подавления диктофонов ультразвуковыми и электромагнитным методом, модернизирован двухчастотный метод подавления.

В дипломном проекте изложены требования к охране труда при разработке данного устройства с целью обеспечения безопасности работающих и создания рабочей обстановки, соответствующей санитарно - гигиеническим требованиям. Рассмотрена пожарная безопасность.

Рассчитана стоимость научно - исследовательской работы.

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПОДАВЛЕНИЯ, МЕТОД, ДИКТОФОН, УРОВЕНЬ, ДВУХЧАСТОТНАЯ ПОДАВЛЕНИЯ, ОДНОЧАСТОТНАЯ ПОДАВЛЕНИЯ, ВИСОКОЧАСТОТНОЕ, РАЗБОРЧИВОСТЬ.

Содержание

Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов

Введение

1. Методы подавления несанкционированной записи на диктофон

1.1 Одночастотный метод УЗ подавления диктофона

1.2 Двухчастотный метод УЗ подавления диктофона

1.3 УЗ метод, основанный на нелинейном взаимодействии ультразвуковых колебаний с воздухом

1.4 Метод электромагнитного подавления диктофонов

1.5 Модернизированный акустический метод подавления диктофонов

2. Обзор аналогичных устройств

3. Оценка вредного воздействия на организм человека разных методов защиты речевой информации

3.1 Воздействие ультразвука на организм человека

3.2 Воздействие электромагнитного излучения на организм человека

3.2.1 Влияние ЭМП низкой частоты на организм человека

3.2.2 Влияние ЭМП высокой частоты на организм человека

4. Экспериментальное исследование методов подавления диктофонов

4.1 Постановка задачи и условий проведения эксперимента для метода ультразвукового подавления

4.2 Исследование эффективности электромагнитного подавления диктофона

5. Экономическое обоснование научно-исследовательской работы

5.1 Характеристика научно-исследовательских решений

5.2 Расчет сметной стоимости научно-исследовательской работы

5.3 Оценка результатов научно-исследовательской работы

5.4 Определение экономической эффективности результатов НИР

6. Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях

6.1 Анализ условий труда в производственном помещении

6.2 Промышленная безопасность в производственном помещении

6.3 Производственная санитария в лаборатории

6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Выводы

Перечень ссылок

Приложение

Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов

АРУЗ - автоматическая регулировки уровня записи;

АИС - автоматизированная информационная система;

ВЧ - высокие частоты;

ДН - диаграмма направленности;

МВИ - микроволновые излучения;

НИР - научно - исследовательская работа;

ППЭ - плотностью потока энергии;

РАЗУ - радиоакустическое закладное устройство;

РОЭ - реакция оседания эритроцитов;

УЗ - ультразвуковой;

УЗК - ультразвуковые колебания;

Ч-М-С - человек - машина - среда;

ЭМП - электромагнитное поле;

ЭМН - электро-мускульное нарушение.

Введение

Речевая информация является одним из основных источников получения, данных о личной жизни человека или финансовой, научно-исследовательской, производственной деятельности организации, то есть сведений, не подлежащих широкой огласке (иногда и вовсе секретной). Несмотря на значительно возросшую роль автоматизированных информационных систем (АИС), речевая информация в потоках сообщений по-прежнему носит превалирующий характер (до 80% всего потока) [3]. Говорящий человек, среда распространения акустических, виброакустических и электромагнитных колебаний, линии распространения электрических колебаний, технические средства обнаружения и обработки указанных колебаний образуют канал несанкционированного доступа к сведениям, подлежащим защите.

Вследствие этого защита речевой информации является одной из важнейших задач в общем комплексе мероприятий по обеспечению информационной безопасности объекта.

Для ее перехвата лицо, заинтересованное в получении информации, может использовать широкий арсенал портативных средств акустической речевой разведки, позволяющих перехватывать речевую информацию по прямому акустическому, виброакустическому, электроакустическому и оптико-электронному (акустооптическому) каналам. К основным из этих средств относятся:

-    портативная радиоаппаратура звукозаписи (диктофоны, магнитофоны);

-           направленные микрофоны;

-           электронные стетоскопы;

-           электронные устройства перехвата речевой информации (закладные устройства) с датчиками микрофонного и контактного типов с передачей информации по радио-, оптическому (в инфракрасном диапазоне длин волн) и ультразвуковому каналам, сетям электрического питания, телефонным линиям связи, соединительным линиям вспомогательных технических средств или специально проложенным каналам;

-           оптико-электронные (лазерные).

В данной работе рассмотрен вопрос защиты речевой информации от скрытой звукозаписи посредством первого типа вышеуказанных средств - диктофонов. В частности, защиту речевой информации от скрытой записи.

Актуальность данного вопроса состоит в том, что в настоящее время остро стоит задача обеспечения защиты переговоров от скрытого протоколирования электронными средствами регистрации. Сегодня приобретение и использование скрытых средств передачи информации по радиоканалу резко ограничено законодательством. В этой ситуации наиболее простым и законным способом регистрации речевой информации является применение диктофонов.

Этот класс аппаратуры (в связи с бурным развитием электроники) стал сверхминиатюрным по размерам и позволяет производить записи больших объемов информации.

Различают два класса диктофонов:

-           аналоговые (с записью на магнитную ленту);

-           цифровые (с записью на флэш-память).

В работе рассмотрим один из способов подавления диктофонов, когда факт проведения мероприятий по противодействию записи или перехвата речи желательно скрыть - используются ультразвуковые (УЗ) методы защиты, а также проведем сравнительный анализ с электромагнитное подавление диктофонов.

Ультразвуковые методы защиты, могут быть трех видов:

-           одночастотный УЗ метод;

-           двухчастотный УЗ метод;

-           УЗ метод, основанный на нелинейном взаимодействии ультразвуковых колебаний с воздухом.

Средства ультразвукового подавления излучают мощные, неслышимые человеческим ухом, ультразвуковые колебания (УЗК). Современные диктофоны оснащаются, как правило, электретным микрофоном, верхний предел полосы пропускания которых составляет 25 - 27 кГц и попадает в ультразвуковой диапазон частот. То есть, такие диктофоны воспринимают УЗК в следствии чего применяют одночастотные и двухчастотные ультразвуковые подавители.

В то время как метод электромагнитного подавления заключается в наведении на случайные антенны диктофона, где как таковыми выступают дорожки на печатной плате и контакты элементов схемы высокочастотного помехового сигнала. Приведенный высокочастотный помеховой сигнал детектируется на нелинейных элементах диктофона и проникает в его звуковой тракт, что приводит к искажения полезного сигнала. Больше всего подвергается воздействию внешних электромагнитных помех подсистема диктофона, ответственное за преобразования акустического сигнала. Необходимо отметить, что эффективность электромагнитного подавления сильно зависит от типа диктофона и его пространственного положения относительно подавителя.

1. Методы подавления несанкционированной записи на диктофон

1.1    Одночастотный метод УЗ подавления диктофона

Система одночастотного ультразвукового подавления излучает ультразвуковые колебания (УЗК) большой интенсивности, воздействующие непосредственно на микрофон диктофона (обычно частота излучения - немного более 20 кГц). Существует два механизма воздействия на объект подавления:

-  перегрузка усилительного тракта диктофона;

-           спровоцированная реакция системы автоматической регулировки уровня записи (АРУЗ).

Ультразвуковое воздействие большой интенсивности приводит к перегрузке микрофонного усилителя, стоящего сразу после акустического приемника. Происходит смещение рабочей точки нелинейного элемента усилителя, что приводит к возникновению значительных искажений записываемых речевых сигналов, часто до степени, не поддающейся дешифровке.

Наличие АРУЗ в диктофоне или РАЗУ облегчает задачу противодействия несанкционированной записи или передачи речи вследствие реакции АРУЗ на УЗ сигнал большой интенсивности, приводящей к значительному уменьшению коэффициента усиления микрофонного усилителя до значения, недостаточного для разборчивого восприятия речевого сигнала.

1.2    Двухчастотный метод УЗ подавления диктофона

Двухчастотный метод, использующий свойство микрофонного усилителя как нелинейного элемента. Система двухчастотного ультразвукового подавления излучает два мощных ультразвуковых колебания с частотами, отличающимися друг от друга на 0,3 - 4 кГц. Эти два сигнала сбиваются на нелинейном элементе микрофонного усилителя, в результате чего получается сигнал с комбинационной частотой (разностная), лежащий в диапазоне 0,3 - 4 кГц. Этот сигнал разностной частоты и выступает в виде помехового сигнала.

Достоинством рассмотренных двух систем ультразвукового подавления - одночастотной и двухчастотной - является скрытность противодействия. Однако эффективность их резко снижается, если заранее предпринять меры противодействия подавлению, как это делается в спецсредствах, а именно:

-     микрофон диктофона или РАЗУ прикрыть фильтром из специального материала, ограничивающего полосу пропускания пределами звукового диапазона;

-           в тракт микрофонного усилителя установить фильтр нижних частот с граничной частотой ниже 0,3 - 4 кГц;

-           использовать в диктофонах микрофоны с полосой пропускания до 4 - 5 кГц.

1.3 УЗ метод, основанный на нелинейном взаимодействии ультразвуковых колебаний с воздухом

Как альтернативу изложенным методам можно использовать УЗ колебание большой мощности, при распространении которого в воздухе возникают нелинейные эффекты, позволяющие создать акустические помехи речевому сигналу. При малой амплитуде УЗ колебаний волны затухают в воздухе, и проявление нелинейных эффектов будет отсутствовать. Нелинейный эффект в акустическом поле можно рассматривать как результат изменения свойств среды, вызванного ультразвуковой волной и влияющего на её распространение (самовоздействие). Нелинейный эффект возникает в случае, когда скорость движения частиц в волне гораздо выше скорости самой волны. К числу нелинейных эффектов в акустическом поле относятся: изменение формы волны при её распространении и возникновение комбинационных тонов и др. Нелинейный эффект будет проявляться только в случае выполнения условия М_а>>1 [5]:

,                  (1.1)

где Ма - акустическое число Маха, v - амплитуда колебаний скорости частиц, с - скорость звука, p' - избыточная плотность, обусловленная волной, р - равновесное значение плотности.

Устройство защиты речевой информации, основанное на возникновении нелинейного эффекта в воздухе при распространении УЗК, должно содержать генератор ультразвуковых колебаний, модулируемых помехой звукового диапазона и узконаправленный излучатель в виде плоской решетки излучателей (рис. 1.1). Ультразвуковая установка излучает ультразвук, промодулированный помеховым сигналом звукового диапазона, в сторону предположительного места несанкционированного съема речевой информации. Человек не слышит ультразвук, но в связи с нелинейными эффектами, возникающими в воздухе при распространении УЗ большой мощности, слышит огибающую УЗ колебания. Следовательно, на диктофон или на РАЗУ на фоне речевого сигнала будет записан модулирующий помеховый сигнал.

Рисунок 1.1 - Схема измерения уровня сигнала системы УЗИ

В работе [5] проводили эксперимент, для подтверждения, изложенного использовалась ультразвуковая установка, состоящая из решетки излучателей 6х6. Диаметр одного излучателя - 9 мм. Расстояние между всеми излучателями эквидистантно и составляет 11.2 мм.

Теоретическая диаграмма направленности (ДН) для линейки эквидистантно расположенных излучателей рассчитывается по формуле

,                                              (1.2)

где n - количество излучателей (n = 6 в горизонтальной и вертикальной плоскостях), d - расстояние между центрами излучателей d = 11.2 мм, λ - длина волны.

Анализируя теоретическую ДН, можно сделать вывод, что имеется также излучение боковых лепестков, расположенных под 45^о относительно главного лепестка. Наличие боковых лепестков приводит к нежелательному эффекту облучения не только области пространства, подлежащей защите, но и появлению мешающих сигналов, которые после отражения от стен приводят к расширению ДН.

ДН в вертикальной и горизонтальной плоскостях будет одинаковой из-за симметричности расположения излучателей в плоской решетке и имеет вид, изображенный на рисунке 1.2. На рисунке 1.3 изображены экспериментальные измеренные ДН: а - 5 м; б - 20 м до УЗ установки.

Рисунок 1.2 - ДН в вертикальной и горизонтальной плоскостях

На рисунке 1.4 построены изолинии равных интенсивностей в координатах RxL при проведении эксперимента в помещении ограниченного объема. График строился в трех сечениях, равных 55, 60 и 65 дБ. Таким образом, при максимально допустимой мощности излучения ультразвуковой установки граница охраняемой зоны составляет 9 м при уровне помехового сигнала, равного 60 дБ в осевом направлении.

Рисунок 1.3 - Экспериментальные измеренные ДН: а - 5 м; б - 20 м до УЗ установки

Рисунок 1.4 - Изолинии равных интенсивностей в координатах RxL

Боковые лепестки желательно устранить или свести к минимуму. Для того чтобы отсутствовали боковые лепестки, необходимо выполнить условие:

,        (1.3)

где d - расстояние между излучателями,  - длина волны.

Преобразовывая (1.3), можно получить: