Устройство и принцип работы

Лабораторна робота № 101. Архітектура та функціональні можливості автоматизованого комплексу радіомоніторингу та вимірювань в сфері ТЗІ

Мета роботи

Вивчення призначення, технічних характеристик, побудову та принципу роботи АКОР – автоматизованого комплексу радіомоніторингу та пошуку закладних пристроїв, виявлення та вимірювання побічних електромагнітних випромінювань та наводок (ПЕМВН) від засобів електронно-обчислювальної техніки (ЕОТ) та допоміжних технічних засобів та систем ДТЗС). Передбачається отримання знань щодо функціональних можливостей АКОР-3ПК.

 

2 Ключові положення

 

АКОР-3ПК застосовується для автоматизації вимірювань та контролю, пошуку технічних каналів витоку інформації. Він використовується при технічному контролі ефективності засобів захисту інформації, при спеціальних перевірках, спеціальних обстеженнях та спеціальних дослідженнях акустичних та віброакустичних каналів, акустоелектричних перетворень, технічних засобів та систем на можливість витоку інформації за рахунок ПЕМВН.

АКОР-3ПК створено у відповідності з ТУ У 32.3-13847488-002:2010, узгодженого з ДССЗЗІ України та має сертифікат відповідності.

Для вимірювань до комплексу приєднуються антени різного типу (електричні та магнітні), датчики, адаптери, струмознімачі тощо.

Детальні відомості щодо комплексу та його використання описано у посібнику [1], с. 56 – 78.

 

3 Лабораторне устаткування

 

Автоматизований комплекс радіомоніторингу та пошуку закладних пристроїв, виявлення та вимірювання ПЕМВН від засобів ЕОТ АКОР-3ПК.

Програмне забезпечення «Майстер дослідження ПЕМВН», який призначено для виявлення інформативних частот.

Комплект приєднуваних пристроїв, необхідних при різноманітних вимірюваннях.

 

4 Порядок підготовки й виконання роботи

Підготовка до проведення роботи

1. Знати призначення, принцип роботи та функції АКОР-3ПК.

2. Визначити призначення та ознайомитись з характеристиками основних блоків вимірювального тракту комплексу.

3. Підготувати відповіді на контрольні питання та тестові завдання.

 

Виконання роботи

1. Ознайомитись із загальним виглядом, конструкцією комплексу та набором використовуваних периферійних приладів.

2. Вивчити призначення комплексу та його основні технічні характеристики.

3. Вивчити побудову, принципи роботи та схему з’єднань вимірювального тракту вимірювача.

4. Детально розібрати функції апаратури, що входить у комплекс.

5. Вивчити основні режими вимірювань, що виконуються комплексом.

6. Ознайомитись з експлуатаційними обмеженнями комплексу.

7. Включити АКОР-3ПК за допомогою кваліфікованого персоналу лабораторії.

 

5 Зміст звіту

 

Навести завдання на виконання лабораторної роботи.

Відобразити математичні формули, які використовуються в різних режимах вимірювань.

Відповісти

 

 

6 Контрольні питання

 

1. Призначення АКОР.

2. Основні та додаткові функції, які виконує АКОР.

3. Функції, які виконуються апаратурою, що входить у склад комплексу:

3.1. Функції перетворювача частот (ПРЧ).

3.2. Функції блоку аналого-цифрового сигнального процесора (АЦСП).

3.1. Функції персонального комп’ютера комплексу.

3.1. Функції блоку високочастотного комутатора (БВЧК).

4. Які є режими вимірювання в АКОР?

5. Як обчислюється середня амплітуда імпульсної послідовності сигналів?

6. Як обчислюється середня квадратична похибка?

7. Як обчислюється середнє квадратичний рівень шумів?

8. Як обчислюється середнє значення у режимі «S»?

 

5 Література

1. Кононович В.Г. Методики оцінки інформаційної захищеності телекомунікацій. Частина 1. Технічний контроль ефективності заходів захисту інформації / //

Домашня підготовка

 

Назначение АКОР-3ПК

 

Цифровий комплекс АКОР на основі одного з автоматизованих комплексів виявлення радіовипромінювання АКОР-3ПК, АКОР-ПК/М (далі – АКОР-М) і представляє собою аналізатор спектру та високочутливий селективний вимірювальний приймач для частотного діапазону від 10 Гц до 3000 МГц.

Комплекс забезпечує:

- измерение напряжения, создаваемого побочными электромагнитными излучениями и наводками (ПЭМИН) от различных устройств слаботочной техники (персональных ЭВМ, оргтехники, аппаратуры связи);

- измерение напряженности электрического (Е) и магнитного (Н) поля (при подключении измерительных антенн);

- измерение тока (при подключении измерительного токосъемника).

- пошук пристроїв знімання і каналів витоку акустичної і відеоінформації в приміщенні, що перевіряється [1];

- безперервний контроль виділених приміщень від появи пристроїв знімання акустичної і відеоінформації;

- пошук каналів просочування оброблюваної інформації через побічні електромагнітні випромінювання і наведення (ПЕМІН) технічних засобів (ТС) і атестація об'єктів електронно-обчислювальної техніки (ЕВТ);

 

Комплекс предназначен для использования на предприятиях и в организациях, занимающихся вопросами технической защиты информации (ТЗИ); в службах безопасности государственных и коммерческих структур; в лабораториях и цехах (в т.ч. передвижных), занимающихся измерениями ПЭМИН. Комплекс є сукупністю спеціалізованих радіоприладів, що працюють під управлінням спеціального програмного забезпечення (СПЗ), функціонуючого на ЕОМ. В комплекс включений також ряд допоміжних схем. Функція оператора при роботі з комплексом полягає:

- у визначенні вирішуваної задачі і необхідного режиму роботи;

- підключенні необхідного устаткування;

- введення початкових даних;

- запуску комплексу в роботу;

- оцінці результатів роботи.

Внешний вид измерителя приведен на рис. 1.

 

Рисунок 1 – Зовнішній вигляд вимірювача з вимірювальною антеною

 

Зовнішній вигляд вимірювача у похідному кейсі показано на рис. 2.

Рисунок 2 – Зовнішній вигляд вимірювача у похідному кейсі

 

Конструкція вимірювача представлена на рис. 3.

 

 

Рисунок 3 – Конструкція АКОР-3ПК

 

Предел допускаемой абсолютной погрешности установки частоты f:

.

Диапазон измерений синусоидального напряжения для различных частот составляет от 0 до 95 дБ/мкВ. Предел допускаемой относительной погрешности измерений синусоидального напряжения, дБ, не более ± 2,0%

Характеристики избирательности в автоматическом режиме измерений на промежуточной частоте приведены в Табл. 1.2.

 

Таблица 1.2.

Диапазон частот, МГц	Полоса пропускания на уровне 6 дБ
0,01…0,15	200 ± 10 Гц
0,15…30	9 ± 1 кГц
30…1000	120 ± 2 кГц

 

Комплекс обеспечивает выполнение следующих основных и дополнительных функций:

Основные функции:

- измерение квазипикового значения регулярных импульсных сигналов;

- измерение амплитудного и среднего значений модулированных сигналов;

- измерение амплитудного, среднего амплитудного и среднего значений регулярных импульсных сигналов;

- измерение среднеквадратического значения шумов;

Дополнительные функции:

- анализ спектральных характеристик измеряемых сигналов;

- анализ амплитудно-временных характеристик импульсных сигналов;

- анализ фазовых характеристик сигналов;

- прослушивание демодулированных сигналов с различными видами модуляции;

- запись частот и уровней измеряемых сигналов на жесткий диск ПЭВМ с последующим их выводом;

- ввод значений коэффициентов калибровки измерительных электрических и магнитных антенн и токосъемника;

- протоколирование результатов измерений;

- протоколирование результатов определения погрешности измерения уровней сигналов.

Измерение ПЭМИН от средств ЭВТ производится измерителем, метрологически аттестованным в Укрметртестстандарте.

 

Устройство и принцип работы

 

Центральний блок об’єднує устаткування комплексу в єдиний прилад. В центральному блоці поміщено наступне устаткування: Схема электрических соединений измерительного тракта измерителя приведена на рис. 4.

На схеме обозначены:

ЦБК – основной блок измерителя;

БПО – блок панорамного обзора и квадратурной обработки сигнала;

ПРЧ – преобразователь радиочастот;

БП – встроенный блок питания аппаратурной части ЦБК от сети 220 В;

АЦСП – аналого-цифровой сигнальный процессор;

ГК – блок генератора калибровки;

ПЭВМ - персональный компьютер;

БВЧК – блок высокочастотного коммутатора;

НЧ-адаптер – низкочастотный адаптер;

УНЧ – усилитель низкой частоты;

Апаратурна частина вимірювача з’єднується з ПЕОМ (як правило це Notebook) кабелем USBА –USBB. Живлення комплекса здійснюється від мережі 220В 50 Гц або від акумулятора.

 

 

Рисунок 4 – Схема электрических соединений измерительного тракта комплекса

 

Комплекс состоит из аппаратной части, собранной в едином металлическом корпусе из АМГ, компьютера типа Notebook, который подключается к аппаратной части при помощи соединительных кабелей. Разъемы основного блока комплекса имеют следующее назначение:

220 V – Разъем для подключения сети питания 220 В.

FUSE – Предохранитель 220 В 2 А.

GND – Клемма заземления.

АСС – Разъем для подключения аккумулятора.

USB B – USB-разъем для подключения к ПЭВМ.

RP – Разъем порта расширения.

AUD – Выход для подключения аудиоколонки, подключается при акустической идентификации и локализации.

POWER – Выключатель питания центрального блока комплекса. Индикация красного цвета.

ANT2.1, …, ANT2.4 – Четыре антенных входа блока ВЧ-коммутатора БВЧК.

ANT1 – Антенный вход ANT1 для подключения измерительной антенны.

TEL – Разъем для подключения наушников.

Line IN – Входной разъем встроенного НЧ-адаптера.

 

 

Апаратура, що входить до складу базового варіанту комплексу, забезпечує виконання наступних функцій:

Преобразователь радиочастот (ПРЧ) обеспечивает прием сигналов в диапазоне частот 0.01 – 3000 МГц и преобразует их во вторую промежуточную частоту 10.7 МГц с полосой пропускания не менее 4 МГц. Кроме того, ПРЧ обеспечивает детектирование принимаемых сигналов для прослушивания, детектування із заданим детектором і смугою пропускання для прослуховування і аудіозапису сигналу; комутацію 2-х антенних входів; аттенюацию (ослаблення сигналу).

Блок панорамного огляду БПО проводить оптимальну обробку квадратури сигналів в смугах частот 4 MHz (режим свіпування) і 44.1 KHz (режим вузко смугового аналізу);

Блок АЦСП с БПО синтезирует частоты в полосе 4 МГц с шагом 20 кГц и преобразует сигнал со второй ПЧ в квадратурную форму обеспечивает скорость сканирования 200 МГц/сек, тем самым обеспечивая просмотр рабочего диапазона измерителя (с учетом времени переключения БПРЧ через 4 МГц) со скоростью 80 МГц/сек в диапазоне частот 30…3000 МГц. В диапазонах частот 0.01…12.5 МГц и 12.5…44 МГц шаг перестройки 30 и 200 кГц соответственно.

Данный блок обеспечивает также третье преобразование частоты в «нулевую», фильтрацию сигнала и формирование двух квадратурных каналов и обеспечивает вычисление двух функций взаимной корреляции X и Y между принимаемыми колебаниями U_с (t) и формируемыми блоком косинусоидальным и синусоидальным сигналами, т.е.

(1.1)

Блок аналого-цифрового сигнального процессора (АЦСП) производит фильтрацию и преобразование аналоговых сигналов, поступающим по двум каналам X и Y, в цифровую форму с тактовой частотой 156 кГц и управляет всеми устройствами, встроенными в ЦБК. Данные сигналы выводятся в окне Анализатор/Квадратура в Главном окне программы, вид которых приведен на рис.1.3. АЦСП також виконує наступні функції:

- відтворення звукових файлів;

- синтез звуку для режимів звукової індикації;

- мікшування (перемикання джерела сигналу і регулювання амплітуди).

 

 

Рис.1.3. Вид входного сигнала после квадратурной обработки

 

ПЕОМ вирішує задачі взаємодії з оператором; управління устаткуванням центрального блоку; введення й обробку сигналу від центрального блоку; індикації та зберігання результатів роботи. Функціонально в ЕОМ виділяються наступні частини:

- для взаємодії з оператором – клавіатура, миша;

- для управління устаткуванням центрального блоку – USB-порт;

- для індикації – дисплей;

- збереження результатів роботи – вінчестер.

 

Персональный компьютер (ПЭВМ) выполняет конкретно следующие функции:

а) обрабатывает оцифрованные сигналы X и Y, возводит их в квадрат, суммирует и вычисляет квадратный корень.

(1.2)

Из формулы (1.2) видно, что значение корреляционной функции Z (t) не зависит от начальной фазы сигнала и при нормировке равно его амплитуде, т.е.

(1.3)

Таким образом, в измерителе реализован оптимальный обнаружитель, который является линейным устройством, позволяющим производить измерения амплитуд непрерывных и импульсных сигналов и шумов. Значение амплитуды Z (t) выводится в окне программы Анализ/Амплитуда в Главном окне программы, вид которой приведен на рис. 1.4.

 

Рис.1.4.Вид входного сигнала в окне Амплитуда

 

б)управляет аппаратурой измерителя, обрабатывает сигналы при помощи специального программного и математического обеспечения, производит расчет измеряемых параметров сигналов, принимает логические решения при работе измерителя в автоматическом режиме, отображает сигнальную и иную информацию, протоколирует полученные результаты.

Блок высокочастотного коммутатора (БВЧК) представляет собой быстродействующий широкополосный ВЧ-коммутатор, который служит для подключения к измерителю дополнительных антенн для обнаружения сигналов. В измерительном тракте измерителя используется антенный вход ANT2.4 блока для подключения внутреннего калибратора.

Блок питания осуществляет преобразование напряжения 220 В в стабилизированное 12В, которое обеспечивает питание основного блока измерителя.

телефоны (наушники) предназначены для прослушивания измеряемых сигналов.

Измерение сигналов производится в автоматическом режиме по списку частот либо на фиксированной частоте по команде оператора. При выборе режимов измерения нужно руководствоваться следующим:

- для импульсных и амплитудно-модулированных сигналов используются режимы измерения «P», «SA», «S», максимальная амплитуда, усредненная амплитуда, среднее значение, эффективное и амплитудное значение;

- для немодулированных сигналов используются режимы «F», «A»;

- для измерения шумов используется режим среднеквадратическое значение;

- для импульсных сигналов используется режим «Квазипиковое значение» по ГОСТ 11001-80.

Рис.1.5. Импульсная последовательность сигналов

 

Рис.1.5. Импульсная последовательность сигналов

 

Режим Максимальная амплитуда используется для измерения максимального значения из импульсной последовательности сигналов, изображенной на рис.1.5.

Режим Усредненная амплитуда используется для измерения средней амплитуды из импульсной последовательности сигналов (см. рис.1.5.).

(1.5)

где n – количество импульсов в анализируемой последовательности; - текущие значения амплитуд импульсов.

Среднеквадратическая ошибка определяется по формуле:

(1.6)

Среднеквадратический уровень шумов (режим “ SK ”) определяется по формуле:

(1.7)

где Т – интервал измерения режимов; - значения уровня шумов на интервале измерения.

Среднее значение (режим “ S ”) определяется по формуле:

(1.8)

Включается цифровой измеритель, который выдает соответствующее измеренное значение сигнала U o.

 

Блок акустичної кореляції БАК формує акустичний тест-сигнал для ідентифікації і локалізації ІРІ.

Широкосмугові антени SA-1, SA-2A з кабелем призначені для прийому радіосигналів з ефіру.

Колонка призначена для відтворення акустичного сигналу при ідентифікації, для визначення дальності і локалізації ІРІ.

Мережний адаптер AD-1 призначений для підключення входу приймача комплексу до мережі, лініям зв'язку і комунікацій з напругою до 380 В і прийому сигналів в діапазоні частот 0.15 - 30 MHz.

Навушники призначені для прослуховування аудіосигналів оператором при їх ідентифікації і аналізі. Проводиться прослуховування:

- сигналу ПРЧ, що продетектує. В цьому випадку навушники за допомогою переходника підключаються до виходу TEL на лицьовій панелі комплексу;

- записаного на вінчестер ЕОМ аудіосигналу. В цьому випадку навушники підключаються до виходу звукової карти ЕОМ Notebook комплексу. У варіанті із стаціонарною ЕОМ навушники підключаються до виходу TEL аудіоколонки ЕОМ, або до виходу SPKR/OUT звукової карти.

 

Додаткова апаратура забезпечує виконання наступних функцій:

Блок відеодетектора TVD в комплекті з відеомонітором дозволяє проглядати відеопередачі у всьому діапазоні частот комплексу. Декодуються сигнали стандартів PAL, SECAM, NTSC; види модуляції AM, FM, і з інверсним кадровим синхроімпульсом (AM-ИКС, FM-ИКС). Блок має функцію визначення відеосигналу і ідентифікації виду модуляції що дозволяє комплексу автоматично знаходити відеопередачі (відсутній).

Генератор придушення ГП (постановник прицільної перешкоди) забезпечує автоматичне придушення виявленої частоти джерела радіовипромінювання (ДРВ). Можливе підключення декількох ГП для задач контролю декількох приміщень і придушення декількох частот.

НЧ адаптер LFA-2 дозволяє контролювати діапазон звукових частот 0.01... 20 KHz в дротяних лініях і ефірі (при підключенні НЧ антени), визначати наявність передачі акустичної інформації, виявляти мікрофони і мікрофонний ефект.

Універсальний мережний адаптер CAU-2 призначений для контролю дротяних ліній, дозволяє оперативно підключитися до ліній будь-якого стандарту:

- телефонної лінії вітчизняного стандарту;

- телефонної лінії зарубіжного стандарту;

- мережі живлення вітчизняного або зарубіжного стандарту (універсальна вилка);

- довільної лінії за допомогою затисків.

Тестові передавачі призначені для перевірки працездатності комплексу і навчання оператора пошуку ІРІ. Використовуються наступні види передавачів:

- радіочастотний - на фіксовану частоту в діапазоні 50-900 MHz;

- мережний - на фіксовану частоту в діапазоні 0.100-3 MHz;

- інфрачервоний ГИК - в діапазоні 0.4 - 1.8 мкм.

Додаткова апаратура для стаціонарного радіомоніторингу забезпечує виконання наступних функцій:

Зовнішні широкосмугові антени EA-1, EA-2A призначені для стаціонарної установки на даху будівлі і прийому радіосигналів з ефіру;

Трифазний мережний адаптер AD-3F призначений для стаціонарної установки і одночасного контролю 3-х фаз мережі живлення в діапазоні частот 0.01 - 30 MHz;

10-канальний телефонний адаптер PA-10 призначений для стаціонарної установки і одночасного контролю 10 телефонних ліній в діапазоні частот 0.01 - 30 MHz;

Додаткова апаратура для модифікації комплексу ПК забезпечує виконання наступних функцій:

Антени вимірювальні електричні і магнітні забезпечують вимірювання напруженості електромагнітного поля в діапазоні 10 Гц - 1 ГГц (2 ГГц).

Вимірювальний струмознымач забезпечує вимірювання струму сигналів ПЕМІН в дротяних лініях.

Блок зондуючого сигналу БЗС забезпечує автоматичне вимірювання реального загасання при атестації засобів ЕВТ і екрануючих конструкцій.

Адаптер SVGA-ANT для підключення до відеотракту досліджуваної ЕОМ забезпечує пошук інформативних випромінювань в умовах інтенсивної завадової обстановки.

 

Встановлене на ЕОМ спеціальне програмне забезпечення (СПО):

- управляє апаратурою комплексу;

- обробляє, відображає на екрані і зберігає на вінчестері дані;

- забезпечує автоматичну роботу в прикладних режимах, ухвалення логічних рішень;

- протоколює одержані результати.

Программа «Система АКОР-М» работает под управлением операционной системы Microsoft Windows 2000, Windows XP, Windows 2003 Server или Windows Vista. Запуск программы производится при помощи меню [Пуск/Программы/Система АКОР-М/Система АКОР-М] или при помощи ярлыка на Рабочем столе (Рис.2.1.1).

 

Рис.2.1.1

 

При запуске программа производит тестирование подключенного оборудования. Если обнаружена неисправность, выводятся соответствующие сообщения. В Руководстве по эксплуатации приведен список сообщений, возможные причины и способы их устранения.

При появлении сообщения «Комплекс АКОР-М готов к работе», рядом со значком программы в области уведомлений, можно приступать к работе с программой.

 

Анализ и измерение сигналов в диапазоне частот от 10 кГц до 1 ГГц.

 

Главное окно программы.

 

Главное окно программы служит для просмотра сигналов, их спектров, панорамы, вызова всех вспомогательных окон, окна комплекса. Общий вид Главного окна приведён на Рис.2.2.1.

 

 

Рис.2.2.1

 

В верхней части окна находится Главное меню программы. Ниже – Панель инструментов. Окно Сигнал на частоте – служит для отображения сигнала на текущей частоте, его амплитуды, фазы, девиации. В окне Спектр на частоте отображено спектральное представление сигнала с задаваемой точностью. Спектр 4 МГц отображается в реальном времени в окне Панорама (4 МГц). Горизонтальная ось графика представляет собой частоту в МГц. Вертикальная ось графика представляет амплитуду сигнала и имеет градуировку в единицах АЦП или дБ. Текущая частота находится в центре Панорамы.