USER-MASTER.ORG

Емельянов С. Л. Альтернативные подходы к оптимизации помех в системах активной защиты информации / С. Л. Емельянов // Наукові записки Українського науково-дослідного інституту зв’язку. – 2007. – №2. – С.97-100.

Abstract

Emelyanov S. L. Alternative approaches to optimization of hindrances in the systems of active defence of information. The actual task of optimization of form of spectrum of vibrations of hindrances, which minimizes quality of treatment of the found signals out, is considered. The possible winning in relation signal / hindrance on finding party out when competitive party uses nongauss hindrances, is grounded.

Постановкой проблемы в общем виде и ее связь с важными научными и практическими заданиями есть случаи практического характера при решении задач построения и применения комплексов радоиэлектронного подавления и систем активной защиты информации [1-5]. Сегодня накоплен значительный теоретический и практический опыт в решении задач оптимизации видов и параметров полезных сигналов, принимаемых на фоне различных помех, а также методов их обработки, позволяющих добиться максимального качества приема [6-9]. Но не менее актуальна и “обратная” задача оптимизации видов и параметров помеховых колебаний, минимизирующих качество приема в различных ситуациях.

Анализ последних исследований и публикаций, в которых положено начало решения проблемы [6-10] показал перспективность проведения дальнейших исследований в упомянутой области, их актуальность и целесообразность.

Известно, например, что при ограничении на среднюю мощность наилучшей помехой является гауссов шум, обеспечивающий минимально возможное отношение сигнал/помеха (с/п) и обладающий максимальными маскирующими свойствами [1, 6, 7].

Однако в ряде практических случаев предложено формирование отличных от гауссовых помех, что позволяет снизить энергетические требования к ним и упростить их техническую реализацию в широком диапазоне защищаемых частот [1, 2, 10].

Поэтому, ранее нерешенной частью общей проблемы является задача обоснования оптимальной формы спектра помеховых колебаний, минимизирующей качество обработки разведываемых сигналов, а также учет возможного выигрыша в отношении с/п на разведывающей стороне в случае использования противоборствующей стороной негауссовых помех.

Перейдем к изложению основного материала с математическим обоснованием полученных результатов.

1. Нахождение оптимальной формы спектра помехи

Найдем оптимальную форму спектра помехи при условии, что она является стационарным случайным процессом с неравномерной спектральной плотностью мощности N(f).

В этом случае оптимальная частотная характеристика фильтра обнаружителя определяется выражением [8, 9]

, (1)

где

– спектр сигнала. Отношение с/п (параметр обнаружения) при этом определяется как

. (2)

Помеха определяется их условия , т.е. путем отыскания такого , при котором минимизируется интеграл (2), при условии постоянства энергии сигнала и мощности (дисперсии) помехи, соответственно

,

. (3)

Такая задача относится к изопериметрическим [6, 7]. Ее решением является

. (4)

Здесь

λ – неопределенный множитель Лагранжа, определяемый из (3)

. (5)

Поскольку λ – постоянная величина, спектральная плотность оптимальной помехи должна совпадать на основании (4) с амплитудным спектром сигнала. При этом обязательным условием является существование интеграла (5), что для реальных сигналов выполняется всегда. Решение (4) соответствует минимуму (2)

. (6)

Предположим, что сигнал и помеха сосредоточены в некоторой области частот F. Согласно неравенству Буняковского из (6) следует, что

. (7)

Равенство в (7) выполняется только при .

Таким образом, если помеха подстраивается под сигнал, то максимум отношения с/п будет тогда, когда спектр сигнала равномерный. Неравномерность спектра помехи обуславливает принципиальную возможность увеличения отношения с/п, поскольку [8, 9]

, (8)

где:

– выходное отношение с/п при гауссовой помехе с дисперсией ;

– коэффициент улучшения отношения с/п при негауссовой помехе. Показано [8, 9] , что только для гауссовой помехи.

2. Оценка возможного энергетического выигрыша на разведывающей стороне при применении противоборствующей стороной негауссовых помех

Оптимизация характеристики нелинейного преобразования входной смеси сигнал + помеха в случае негауссовых помех, позволяет добиться выигрыша в (8) при приеме как когерентных, так и некогерентных сигналов [8, 9, 11, 12].

Если, например, помеха представляет собой аддитивную смесь гауссова внутреннего шума с дисперсией и внешнего частотно-модулированного колебания с амплитудой при относительной интенсивности , то переход от квадратичной характеристики детектирования H(A) (Рис. 1, кривая 1), оптимальной для гауссовых помех (), к полиномиальной характеристике детектора вида (Рис. 1, кривая 2 при ) путем соответствующей оптимизации полиномиальных коэффициентов С1, С2 позволяет добиться выигрыша в отношении с/п (8) [12].

Рис. 1. Оптимальные характеристики детектирования

Выводы

Таким образом, переход в практических задачах радиоподавления и активной радиотехнической маскировки к негауссовым видам помеховых колебаний, несмотря на заманчивую простоту их технической реализации (путем, например, амплитудной, частотной или фазовой модуляции узкополосным шумовым процессом гармонического сигнала ВЧ генератора), дает потенциальную возможность противоборствующей стороне улучшить качество приема за счет ответной оптимизации обработки разведываемых сигналов на фоне негауссовых помех.

Литература

  1. Вакин С. А., Шустов Л. Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. – М.: Сов. радио, 1968 – 448 с.
  2. В. В. Змиевский, С. Л. Емельянов. Теория радиоэлектронного подавления, техника РЭП и ее эксплуатация. Часть 1. Теория радиоэлектронного подавления. Учебное пособие, изд. ВИРТА ПВО, г. Харьков, 1991г. – 239 с.
  3. Демин В. П., Куприянов А. И., Сахаров А. В. Радиоэлектронная разведка и радиомаскировка. – М.: Изд-во МАИ, 1997. – 156 с.
  4. Емельянов С. Л. и др. Проблемные аспекты разработки, производства и применения отечественных генераторов шума в системах защиты информации // “Правове, нормативне та метрологічне забезпечення системи захисту інформації в Україні”, Київ – 2000 р., С. 159-162.
  5. Емельянов С. Л. и др. Проблемные аспекты реализации пространственного и линейного зашумления в системах активной защиты информации // “Правове, нормативне та метрологічне забезпечення системи захисту інформації в Україні”, Науково-технічний збірник. Вип. 2, Київ – 2001 р., C. 135-138.
  6. Тихонов В. И. Оптимальный прием сигналов. – М.: Радио и связь, 1983. – 320 с.
  7. Горяинов В. Т., Журавлев А. Г., Тихонов В. И. Статистическая радиотехника: примеры и задачи. Учебное пособие для вузов / Под ред. В. И. Тихонова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Сов. радио, 1980 – 544 с.
  8. Теория обнаружения сигналов / П. С. Акимов, П. А. Бакут, В. А. Богданович и др.; Под ред. П. А. Бакута. – М.: Радио и связь, 1984. – 440 с.
  9. Ширман Я. Д., Манжос В. Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. – М.: Радио и связь, 1981. – 416 с.
  10. Емельянов С. Л., Носов В. В., Писаревский В. И. Возможные методы и средства защиты от радиомикрофонов // “Бизнес и безопасность”, №4, 2000 г., C. 18-20.
  11. А. В. Кобзев, С. Л. Емельянов. Адаптивные нелинейные методы обработки радиосигналов на фоне негауссовых помех // Изв. вузов. Радиоэлектроника, 1989, том 32, №4, C. 80-83.
  12. А. В. Кобзев, С. Л. Емельянов. Адаптивные методы подавления негауссовских помех при амплитудном детектировании некогерентных сигналов // Радиотехника, 1991 г., №11, C. 22-24.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Поиск