Система управления использованием радиочастотного спектра, цели и задачи радиоконтроля в этой системе

Для стационарных средств АРМ практически отсутствуют массогабаритные и энергетические ограничения и в них могут быть реализованы наилучшие достижимые параметры. Так, получение большой зоны действия постов стационарного базирования обеспечивается размещением антенных систем на выносных мачтах, устанавливаемых, в свою очередь, на высоких зданиях или на возвышенных местах.

Для мобильных  средств, которые размещены на транспортной базе наземного или воздушного базирования  с возможностью выполнения ими своих  функций при движении, вступают в  действие определенные ограничения  по весу, размерам и энергопотреблению. Это связано с габаритами и  грузоподъемностью самих носителей,  а также с энергоемкостью и  мощностью источников, размещенных  на тех же транспортных средствах.

Поскольку указанные ограничения не очень  строгие, в аппаратуре данного семейства, как и в стационарных средствах, могут быть использованы многоканальные цифровые панорамные радиоприемные  устройства и получены высокие показатели по динамическому диапазону, скорости панорамного анализа и обработки  поступающей информации.

Портативные средства радиомониторинга рассчитаны на переноску одним или несколькими операторами и последующее использование на стационарных и временных постах, оборудованных или не оборудованных питанием, а также на открытой местности. Требование функционирования, в ходе их перемещения не ставится. Таким образом, сразу накладываются существенные ограничения по массе, потреблению и габаритным размерам антенных систем обнаружения и пеленгования. Кроме того, для портативных средств радиомониторинга необходимым является наличие автономного источника питания и обеспечение возможности его функционирования (например, заряд аккумуляторов, развертывание солнечных батарей, снабжение топливом для бензоэлектрогенераторов и т.д.).

Носимые средства радиомониторинга предназначены, прежде всего, для работы во время движения оператора при размещении их на теле (в руках) оператора. Кроме того, данные средства могут использоваться для выполнения задач радиомониторинга на временных или стационарных постах. По характеру применения данные средства относятся к универсальным, использование которых оправдано для определения местоположения ИРИ в труднодоступных местах или там, где требуется скрытная работа. В связи с серьезными ограничениями по потреблению и массогабаритным параметрам показатели такой аппаратуры должны выбираться компромиссно с учетом длительности работы с одним комплектом источников,

Измерительные радиоприемные средства и антенные устройства необходимы для измерения  параметров штатных РЭС при контроле излучений зарегистрированных государственными органами средств связи, а также при оценке эффективности мер по предотвращению утечки информации на границах контролируемых объектов и при исследованиях ПЭМИН. Измерительные средства могут быть выполнены в стационарном, мобильном, портативном или носимом исполнении. Возможность их использования для проведения измерений должна подтверждаться соответствующими сертификатами, например, Госстандарта и ФСТЭК Российской Федерации.

Таким образом, обоснованным является разбиение всех средств радиомониторинга на следующие группы:

• семейство  стационарных средств радиомониторинга; t семейство мобильных средств радиомониторинга наземного, воздушного, морского базирования;

• семейство  портативных средств радиомониторинга, функционирование которых возможно только после их развертывания на постах временного размещения;

• семейство  носимых средств радиомониторинга для скрытного и открытого использования, предназначенных для выполнения задач во время движения оператора (без участия оператора в управлении средством, с частичным и полным участием);

• измерительные  средства для обеспечения контроля эффективности принятых мер по защите от утечки информации, а также для  измерения параметров излучений  штатных радиосредств,

С целью  сокращения номенклатуры средств целесообразно  объединить первые два семейства (стационарные и мобильные) в одно при условии  обеспечения выполнения мобильными средствами всех функций стационарных и с учетом ограничений на антенные системы и системы электропитания мобильных средств.

 

4.1.3 Принципы построения  аппаратуры радиомониторинга

Основной  целью разработки средств радиомониторинга является создание универсальных аппаратно-программных систем из ограниченной номенклатуры устройств для выполнения максимально возможного объема задач радиомониторинга [2]. Основные требования к средствам радиомониторинга, направленные на минимизацию и унификацию аппаратуры и программного обеспечения, состоят в следующем;

• универсальность и многофункциональность базового средства радиомониторинга для каждого из семейств;

• универсальность  и  многофункциональность дополнительных устройств;

• обеспечение совместной работы базового средства семейства с дополнительными устройствами, общими для всех семейств средств радиомониторинга;

• унификация аппаратуры различных семейств;

• унификация программного обеспечения с использованием одинаковых модулей, форматов данных и интерфейсов для различных семейств;

• унификация систем электропитания аппаратуры;

• рациональное распределение задач обработки между аппаратными сигнальными процессорами и управляющей ПЭВМ;

• создание библиотек кодов для базового комплекта каждого из семейств;

• комплексное решение задач электромагнитной совместимости. Частичное уменьшение номенклатуры средств радиомониторинга может быть достигнуто на основе функционально-блочного принципа при построении средств каждого семейства путем объединения базового средства семейства и дополнительных устройств, общих для всех семейств средств радиомониторинга.

Исследования  вариантов построения цифровых РПУ  и антенных систем с широким диапазоном рабочих частот показывают, что наименьшее количество средств достигается  за счет ограничения рабочего диапазона  базового средства семейства при  возможности его расширения дополнительными  устройствами, общими для всех семейств. Реализация данного принципа позволяет  выбрать фиксированный базовый  состав устройств для каждого семейства. Другим доводом в пользу этого принципа является то соображение, что реализация всех или большинства из функций, перечисленных ранее, в одном конструктивно законченном устройстве на современном этапе развития технологии привела бы к неоправданному увеличению его массы, габаритных размеров, энергопотребления и стоимости.

Реализация  принципа многофункциональности предполагает сокращение состава средств радиомониторинга на основе использования аппаратного цифрового блока с возможностью быстрого перепрограммирования для выполнения различных алгоритмов обработки сигналов, совмещение функций в отдельно реализуемых устройствах, а также рациональное распределение задач между двумя слоями программного обеспечения, используемых в аппаратном цифровом блоке и в управляющей ПЭВМ.

Комплексное решение проблемы электропитания предполагает унификацию номиналов питающих напряжений, включение в состав структуры  блоков, обеспечивающих питание от сети переменного тока, бортовой сети мобильного средства (автомобиля, вертолета  и т.д.), а также аккумулятора с  зарядным устройством для автономной работы и предотвращения сбоев при  пропаданиях питания,

Следующими  принципами, определяющими построение средств радиомониторинга,  являются:

• унификация устройств различных семейств, возможность их комбинирования, например объединения аналого-цифрового преобразователя радиосигналов мобильного комплекса с двухканальным или одноканальным блоком аналого-цифровой обработки портативного семейства;

• унификация программных пакетов, использование одинаковой структуры и формата данных для достижения возможности использования одного и того же пакета (с различными драйверами) в рамках разных семейств;

• комплексное решение задач электромагнитной совместимости  с учетом электрооборудования носителя [2].

Минимизация общих затрат на создание средств  радиомониторинга напрямую связана с возможностью их модернизации по мере тиражирования.

Наличие открытой библиотеки команд для каждого  из средств дает возможность потребителю  самому программировать и решать собственные специфические задачи поставляемыми аппаратными средствами  радиомониторинга.

Опыт  разработки и использования систем радиомониторинга показывает, что структура средства должна включать:

• одноканальный  или многоканальный (с когерентно связанными гетеродинами) преобразователь  радиосигналов;

• одно- или многоканальный блок аналого-цифровой обработки;

• аппаратуру цифровой записи радиосигналов на промежуточной  частоте на магнитный или другой носитель;

• аппаратуру технического анализа сигналов в  реальном времени и в режиме отложенной обработки;

• блок цифровой демодуляции;

• аппаратуру записи демодулированных сигналов одновременно со служебными сигналами (текущее время на момент записи, несущая частота и т.д.);

• блок электропитания с пониженным уровнем  помех;

• универсальное  устройство управления, допускающее  возможность его быстрой замены, а также смены режимов на основе выбора программ специального математического  обеспечения (СМО);

• унифицированные  программные пакеты СМО. Измерительные  средства радио мониторинга должны быть сертифицированы государственными органами стандартизации,

К дополнительному  оборудованию относятся:

• широкодиапазонные  ненаправленные антенны различного применения;

• наборы антенных систем для автоматического  пеленгования в движении, на стоянках и для стационарных постов;

• наборы антенных модулей с направленными  свойствами для ручных пеленгаторов открытого и скрытного использования;

• преобразователи  радиосигналов для расширения рабочих  диапазонов частот; цифровые регистраторы сигналов;

• аппаратура привязки средств радиомониторинга к географическим координатам.

Кроме того, следует принять во внимание следующий  довод в пользу раздельного исполнения базового средства и дополнительных устройств. На стационарных и мобильных  постах радиомониторинга для расширения зоны действия поста приемную антенну стараются по возможности вынести на самую верхнюю площадку (крышу, мачту и т.п.), при этом длина ВЧ кабеля от антенны до базового средства может быть достаточно большой. Потери и шум, создаваемый ВЧ кабелем, растут с частотой. Если все блоки, например, в диапазоне до 18 ГГц сосредоточить в одном месте (на рабочем столе оператора), то даже применение очень хорошего кабеля приводит к неоправданно большому затуханию сигнала в кабеле с ростом частоты принимаемого сигнала, уменьшению чувствительности системы и существенному антенному эффекту.

Использование дополнительного преобразователя  радиосигналов, например, в диапазоне  от 1 до 18 ГГц при условии его  размещения рядом с антенной существенно  снижает требования к верхней  граничной частоте ВЧ кабеля, повышает чувствительность и снижает антенный эффект.

 

4.1.4. Требования к техническим  характеристикам средств радиомониторинга

Выбор критерия качества. Проведение полной оптимизации  ТТХ для всех задач радиомониторинга из-за большого числа параметров вряд ли возможна. Вместе с тем, очевидно, что для большинства выполняемых задач имеется общий подход, заключающийся в том, что оценка проектируемых средств радиомониторинга осуществляется по критерию «эффективность – стоимость». При этом область возможных решений ограничивается за счет определения минимального числа существенных параметров для каждой задачи или группы задач и фиксации допустимой {или при отсутствии четких рекомендаций – приемлемой) границы каждого из параметров.

В ряде случаев  в качестве основного показателя эффективности средства АРМ с  успехом может быть использована вероятность выполнения соответствующей  задачи радиомониторинга за интервал времени, не превышающий заданное значение времени, при этом существенные параметры средства должны быть не хуже необходимых. Лучшим считается средство радиомониторинга, которое обеспечивает большую вероятность выполнения задачи за одинаковое время при равной стоимости.

Вместе  с тем, при выборе потребителем конкретного  средства определяющими могут быть другие показатели, например точность измерений несущей частоты сигнала  или точность пеленгования, а также  непосредственно его стоимость.

Используем  вероятностный критерий для оценки средств с различной производительностью при выполнении задачи обнаружения сигналов и рассмотрим вероятность обнаружения при панорамном спектральном анализе при условии, что радиосигнал имеет длительность 3 с. Такой временной интервал является типовым средним значением при радиообмене [2]. Зададимся шириной диапазона 1800 МГц. Результаты расчетов для случая обнаружения моночастотного РЭС приведены на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Зависимость вероятности обнару- Рис. 1.2. Зависимости вероятности обнару- жения моночастотного сигнала от               жения моночастотного сигнала от времени

производительности системы за время        при производительности 1500 МГц/с.

Т = 3 с.

Анализ  полученных зависимостей показывает, что при диапазоне поиска 1800 МГц  непрерывный радиосигнал длительностью 3 с вероятностью Р=0,5 обнаруживается при производительности системы 300 МГц/с, с вероятностью 1 обнаруживается, начиная со скорости панорамного анализа 600 МГц/с