Оптические каналы утечки информации

Характеристики возможных каналов снятия видовой информации, сьемки документов и объектов.

Структура оптического канала утечки информации имеет вид, показан­ный рис. 4.3.

Объект наблюдения в оптическом канале утечки информации является одновременно источником информации и источником сигнала, потому что световые лучи, несущие информацию о видовых признаках объекта, пред­ставляют собой отраженные объектом лучи внешнего источника или его соб­ственные излучения.

Рис. 4. 3. Структура оптического канала утечки информации

Отраженный от объекта свет содержит информацию о его внешнем виде (видовых признаках), а излучаемый объектом свет - о параметрах излуче­ний (признаках сигналов). Запись информации производится в момент отра­жения падающего света путем изменения его яркости и спектрального соста­ва. Излучаемый свет содержит информацию об уровне и спектральном соста­ве источников видимого света, а в инфракрасном диапазоне по характеристи­кам излучений можно также судить о температуре элементов излучения.

В общем случае объект наблюдения излучает и отражает свет другого ис­точника как в видимом, так и ИК-диапазонах. Однако в конкретных условиях соотношения между мощностью собственных и отраженных излучений в ви­димом и ИК-диапазонах могут существенно отличаться.

В видимом диапазоне мощность излучения определяется в подавляющем большинстве случаев мощностью отраженного света и содержащихся в объ­екте искусственных источников света. Например, габариты автомобиля в ночное время обозначаются включенными фонарями красного цвета, укреп­ленными по краям автомобиля. Объект наблюдения или его элементы излу­чают собственные электромагнитные излучения в видимом диапазоне при высокой температуре. В ближней (0.76-3 мкм) и средней (3-6 мкм) диапазо­нах ИК-излучения объектов значительно меньше мощности отраженного от объекта потока солнечной энергии. Однако с переходом в длинноволновую область ИК-излучения мощность теплового излучения объектов может пре­вышать мощность отраженной солнечной энергии.

Основным и наиболее мощным внешним источником света является Солнце. При температуре поверхности около 6000° Солнце излучает огром­ное количество энергии в достаточно широкой полосе - от ультрафиолетово­го до инфракрасного (0.17-4 мкм). Максимум солнечного излучения прихо­дится на 0.47 мкм, в ультрафиолетовой части оно резко убывает, в инфра­красной - регистрируется в виде широкой и пологой кривой.

При прохождении через атмосферу солнечные лучи взаимодействуют с содержащими в ней молекулами газов, частицами пыли, дыма, кристалликами льда, каплями воды. В результате такого взаимодействия часть солнечной энергии поглощается, другая - рассеивается [88].

Процессы рассеяния и поглощения солнечной энергии уменьшают интен­сивность солнечной радиации на поверхности Земли и меняют спектр сол­нечного света, освещающего наземные объекты. В кривой излучения этого света, характеризующей интенсивность излучения в зависимости от длины волны, появляются участки поглощения и пропускания. Последние называ­ются окнами прозрачности. Излучения длиной менее 0.27 полностью погло­щаются озоном. Атмосферное рассеяние света уменьшает прямую солнеч­ную радиацию и повышает рассеянное (диффузное) излучение атмосферы. Рассеяние в коротковолновой части спектра сильнее, чем в длинноволновой. Особенно заметно оно в голубой и ультрафиолетовой областях. Поэтому не­бо имеет голубой цвет. Интенсивность рассеяния солнечного света в ближ­нем инфракрасном диапазоне незначительная.

Задымленность приповерхностного слоя атмосферы мало влияет на излу­чения в ближнем ИК-диапазоне, если размеры твердых частиц дыма в атмо­сфере не превышают 1 мкм. Туман и облака очень сильно рассеивают ИК-излучение в этом интервале длин, так как водяные капли имеют размер около 4 мкм. Молекулярное и аэрозольное рассеяние солнечного света вызывает ее свечение в атмосфере, которое называют дымкой. Рассеянное излучение соз­дает освещенность теневых участков земной поверхности, увеличивая их от­носительную яркость.

Облачность существенно влияет на суммарную освещенность. Наличие облачности высоких ярусов, не закрывающих солнечный диск, повышает рассеянное излучение и при сохранении значения прямой освещенности уве­личивает ее суммарную величину на (20-30)% по сравнению с освещенно­стью при безоблачном небе. Низкая облачность так же, как и тени облаков, снижают суммарную освещенность в 2-5 раз, в зависимости от высоты Солн­ца. При снежном покрове и облачности многократное отражение ими излуче­ния повышает суммарную освещенность, особенно в теневых участках.

Освещенность в дневное время земной поверхности Солнцем составля­ет в зависимости от его высоты, облачности атмосферы 104-105 лк. С дви­жением Солнца к горизонту Земли, когда зенитное расстояние между ними достигает максимума, освещенность, создаваемая Солнцем, составляет приблизительно 10 лк. При этом изменяется и спектр солнечного света, так как при прохождении толщи атмосферы синие и фиолетовые лучи ослаб­ляются сильнее, чем оранжевые и красные, вследствие чего максимум из­лучения Солнца смещается в красную область цвета. С заходом Солнца за горизонт и наступлением сумерек освещенность убывает вплоть до наступ­ления астрономических сумерек, за которыми следует наиболее темное время суток - ночь.

Освещенность в лунную ночь при безоблачном небе, когда так называ­емую естественную ночную освещенность (ЕНО) создает отраженный от Лу­ны солнечный свет, составляет около 0.3 лк. Величина ЕНО, создаваемая светом Луны, в течение месяца меняется приблизительно в 100 раз в зависимости от взаимного положения Луны, Солнца и Земли. Лунный месяц разде­ляется по уровню освещенности на четыре части, каждая длительностью око­ло недели.

Источниками излучения в безлунную ночь при безоблачном небе, назы­ваемым звездным светом, являются солнечный свет, отраженный от планет и туманностей, свет звезд, а также свечение кислорода и азота в верхних слоях атмосферы на высоте 100-300 км. Освещенность поверхности Земли звезд­ным светом составляет в среднем 0.001 лк [9].

В инфракрасном диапазоне мощность излучения объекта зависит от тем­пературы тела или его элементов, мощности падающего на объект света и коэффициента отражения объекта в этом диапазоне. Коэффициент теплового излучения для реальных объектов не постоянен по спектру и определяется в соответствии с законом Кирхгофа отношением спектральной плотности энергетической яркости объекта к спектральной плотности энергетической яркости абсолютно черного тела, которое обладает максимумом энергии теп­лового излучения по сравнению со всеми другими источниками при той же температуре.

Средняя температура поверхности Земли близка к 17 градусов по Цель­сию. Максимум ее теплового излучения приходится на 9.7 мкм. Объекты под действием солнечной радиации в течение дня по-разному отдают накоплен­ное тепло в окружающее пространство. Различия в температуре излучения могут рассматриваться как демаскирующие признаки.

Объекты могут иметь собственные источники тепловой энергии, напри­мер, высокотемпературные элементы машин, дизель-электростанции и др., температура которых значительно выше температуры фона. Максимум теп­лового излучения таких объектов смещается в коротковолновую область, что служит демаскирующим признаком для таких объектов.

Длина (протяженность) канала утечки зависит от мощности света, от объ­екта, свойств среды распространения и чувствительности фотоприемника. Среда распространения в оптическом канале утечки информации возможна трех видов:

- безвоздушное (космическое) пространство;

- атмосфера;

- оптические световоды.

Оптический канал утечки информации, среда распространения которого содержит участки безвоздушного пространства, возникает при наблюдении за наземными объектами с космических аппаратов. Граница между космиче­ским пространством и атмосферой достаточно условна. На высотах 200-300 км существуют еще остатки газов, проявляющиеся в тормозящем дейс­твии на космические аппараты.

Сложный состав атмосферы определяет ее пропускную способность раз­личных составляющих света. В общем случае прозрачность атмосферы зави­сит от соотношения длины проходящего сквозь нее света и размеров взве­шенных в атмосфере частиц. Если размеры частиц соизмеримы с длиной волны света (больше половины длины волны), то пропускание значительно ухудшается. Уровень пропускания меняется в зависимости от длины световой волны.

В видимой области прохождению света препятствуют абсорбирующие молекулы кислорода и воды. Коэффициент пропускания в ней немногим бо­лее 60%. В ближней ИК-области пропускание несколько большее - до 70%. Адсорбентом в этой области являются пары воды. В средней ИК-области, в диапазоне 3-4 мкм, пропускание достигает почти 90%. Высокое пропускание имеет довольно обширный участок в дальней ИК-области (с 8 до 13 мкм). Абсорбентом в нем являются молекулы кислорода и воды, а также углеки­слого газа и озона в атмосфере.

Метеорологическая видимость даже в окнах прозрачности зависит от на­личия в атмосфере взвешенных частиц пыли и влаги, образующих мглу и ту­ман, капелек и кристаллов воды в виде дождя и снега, а также аэрозолей и дымов, содержащих твердые частицы. Все это вызывает замутнение атмо­сферы и ухудшает видимость. Прозрачность атмосферы как канала распро­странения света оценивается метеорологической дальностью видимости. Под последней понимается предельно большое расстояние, начиная с которого при данной прозрачности атмосферы в светлое время суток абсолютно чер­ный предмет с угловыми размерами 20'х20' сливается с фоном у горизонта и становится невидимым. В зависимости от состояния атмосферы дальность видимости, определяющая протяженность оптического канала утечки, имеет значения, приведенные в табл. 4.1 [88].

Таблица 4.1.

Метеорологическая дальность видимости. км	Оценка видимости. балл	Визуальная оценка замутненности атмосферы и видимости
Менее 0.05		Очень сильный туман
0.05 - 0.2		Сильный туман
0,2 - 0.5		Умеренный туман
0.5-1.0		Слабый туман
1.0-2.0		Очень сильная замутненность (очень плохая видимость)
2.0-4.0		Сильная замутненность (плохая видимость)
10.0		Умеренная замутненность (умеренная видимость)
20.0		Удовлетворительная видимость
50.0		Хорошая видимость
Более 50.0		Исключительно хорошая видимость
		Чистый воздух

Показатели метеорологической дальности атмосферы в конкретном рай­оне регулярно определяются на станциях метеорологической службы и в метрах или в баллах передаются радиостанциями пользователям этой ин­формации, в том числе для водителей автотранспорта.

Если объект наблюдения и наблюдатель находятся на земле, то протя­женность канала утечки зависит не только от состояния атмосферы, но и ог­раничивается влиянием кривизны Земли. Дальность прямой видимости Dпв в км с учетом кривизны Земли можно рассчитать по формуле [10]:

где ho - высота размещения объекта над поверхностью земли в м;

hн - высота расположения наблюдателя над поверхностью земли в м.

Например, для hо=3м и hн=5 м Dпв=14 км, что меньше метеорологической дальности при хорошей видимости. Эта формула не учитывает неровно­сти Земли и различные инженерные сооружения (башни, высотные здания и т. д.), создающие препятствия для света.

Так как параметры источников сигналов и среды распространения зави­сят от значений спектральных характеристик носителя информации, то про­тяженность оптического канала утечки ее в видимом и ИК-диапазонах могут существенно отличаться.

Однако в общем случае потенциальные оптические каналы утечки ин­формации имеют достаточно устойчивые признаки. Типовые варианты опти­ческих каналов утечки информации приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2.

Объект наблюдения	Среда распространения	Оптический приемник
Документ, продукция в помещении	Воздух Воздух + стекло окна	Глаза человека + бинокль. фотоаппарат
Продукция во дворе, на машине, ж/платформе	Воздух,Атмосфера + безвоздушное пространство	То же Фото,ИК,телевизионная аппаратура на КА
Человек в помещении. во дворе, на улице	Воздух Воздух + стекло	Глаза человека + бинокль, фото, кино, телевизионная аппаратура

До недавнего времени атмосфера и безвоздушное пространство были единственной средой распространения световых волн. С разработкой воло­конно-оптической технологии появились направляющие линии связи в опти­ческом диапазоне, которые в силу больших их преимуществ по отношению к традиционным электрическим проводникам рассматриваются как более со­вершенная физическая среда для передачи больших объемов информации. Линии связи, использующие оптическое волокно, устойчивы к внешним по­мехам, имеют малое затухание, долговечны, обеспечивают значительно бо­льшую безопасность передаваемой по волокну информации.

Волокно представляет собой нить диаметром около 100 мкм, изготовлен­ную из кварца на основе двуокиси кремния [11]. Волокно состоит из сердце­вины (световодной жилы) и оболочки с разными показателями преломления.

Волокно с постоянным показателем преломления сердцевины называется ступенчатым, с изменяющимся - градиентным. Для передачи сигналов при­меняются два вида волокна: одномодовое и многомодовое.

В одномодовом волокне световодная жила имеет диаметр порядка 8-10 мкм, по которой может распространяться один луч (одна мода). В многомодовом волокне диаметр световодной жилы составляет 50-60 мкм, что де­лает возможным распространение в нем большого числа лучей.

Волокно характеризуется двумя основными параметрами: затуханием и дисперсией. Затухание измеряется в децибелах на километр (дБ/км) и опре­деляется потерями на поглощение и рассеяние света в оптическом волокне. Потери на поглощение зависят от чистоты материала, а потери на рассея­ние - от неоднородности показателя преломления. Лучшие образцы волокна имеют затухание порядка 0.15-0.2 дБ/км, разрабатываются еще более «прозрач­ные» волокна с теоретическими значениями затухания порядка 0.02 дБ/км для волны длиной 2.5 мкм. При таком затухании сигнала могут передаваться на расстояние в сотни км без ретрансляции (регенерации).

Дисперсия обусловлена различием фазовых скоростей отдельных мод оп­тического сигнала, направляющими свойствами волокна и свойствами его ма­териала. Она приводит к искажению (расширению) формы сигнала при его распространении в волокне, что ограничивает дальность передачи и верхнее значение частоты спектра сигнала. Дисперсия волокна оценивается величиной увеличения на км длины временного параметра оптического сигнала или экви­валентной полосой частот пропускания.

Волокна объединяют в волоконно-оптические кабели, покрытые защит­ном оболочкой. По условиям эксплуатации кабели подразделяются на мон­тажные, станционные, зоновые и магистральные. Кабели первых двух типов используются внутри зданий и сооружений. Зоновые и магистральные кабе­ли прокладываются в колодцах кабельных коммуникаций, в грунтах, на опо­рах, под водой.

Хотя возможность утечки информации из волоконно-оптического кабеля существенно ниже, чем из электрического, но при определенных условиях такая утечка возможна. Для съема информации разрушают защитную обо­лочку кабеля, прижимают фото детектор приемника к очищенной площадке волокна и изгибают кабель на угол, при котором часть световой энергии на­правляется на фото детектор приемника.

4.1. Способы скрытого видеонаблюдения и съемки

Визуальное наблюдение является самым давним и очень эффективным методом сбора информации. Как известно, высокий уровень охраны субъекта или объекта предполагает значительное насыщение пространства вокруг охраняемого самыми разнообразными техническими средствами и многочисленными сотрудниками охраны. Данное обстоятельство осложняет доступ к объекту и получение информации о деятельности физических лиц. Поэтому для выявления интересующих подробностей в 99% случаев из ста применяется разнообразная оптика [4].

Задача своевременного выявления и обнаружения ведущегося оптического наблюдения становится, таким образом, одной из важнейших при проведении как профилактических, так и специальных защитных и охранных мероприятий. Своевременное обнаружение факта несанкционированного наблюдения дает возможность установить, с какой целью оно проводится и определить угрозу, которая может исходить от наблюдающего затем или иным объектом, персоной или группой лиц.

Для получения информации широко используется скрытая фото- и видеосъемка.

В настоящее время для сбора информации могут использоваться миниатюрные скрытые и специальные (камуфлированные под обычные предметы) фото- и видеокамеры.

На рис. 1.49 показана одна из микрофотокамер закамуфлированная цифровая микрофотокамера Minox DD1 [49].

Рис. 1.49. Закамуфлированная цифроваямикрофотокамера Minox DD1

Фото- и видеокамеры бывают:• миниатюрные (скрытые). Встраиваются в бытовую технику и передают видеоинформацию по кабелю или но ВЧ каналу при помощи телевизионного передатчика;

• специальные, т.е. замаскированные под бытовые предметы, например, пачку сигарет, кейс, книгу, наручные часы и т.п. Аппаратура для скрытой фото- и видеосъемки, как правило, оборудуется специальными объективами и насадками:

• миниатюрными объективами, предназначенными для съемки через отверстия небольшого диаметра (до 5 мм);

• телескопическими объективами, позволяющими вести съемку с дальних расстояний. Такие объективы обладают высокой кратностью увеличения (до 1,5 тыс. крат);

• камуфляжными объективами, используемыми для скрытой съемки из различных бытовых предметов, например из кейсов;

• объективами, совмещенными с приборами ночного видения (с инфракрасной подсветкой) и предназначенными для проведения съемки в темное время суток.

Спецслужбы давно и широко применяют различные оптические приборы для скрытного наблюдения и регистрации информации в дневных и ночных условиях при любой погоде. Для видеонаблюдения в дневное время применяются традиционные оптические приборы: бинокли, монокуляры, подзорные трубы, телескопы и др. На рис. 1.50 показаны самые популярные модели зрительных труб фирмы «Bushnell» – «Sentry 18-36×50»[58] и «Spacemaster 20-45×60» [59]. Все линзы и призмы этих труб имеют многослойное просветляющее покрытие, которое обеспечивает хорошую светопередачу и яркое, насыщенное изображение. Линзы труб защищены от дождевых капель и не запотевают ни при каких условиях. Для наблюдения за объектами на значительном расстоянии использу-ются специальные телескопы. Например, телескоп прибора РК 6500 позволяет опознать автомобиль на расстоянии до 10 км.

Для ведения разведки ночью находят применение специальные телевизионные камеры (рис. 1.51), работающие при низком уровне освещённости, приборы ночного видения (ПНВ) и тепловизионные приборы (ТПВ).

На практике наиболее широко применяются приборы на основе оптикоэлектронных приборов (ОЭП) второго поколения. Такие приборы содержат микроканальную пластинку, представляющую собой диск с большим числом микроскопических каналов. Каждый канал является миниатюрным усилителем вторичной эмиссии электронов, испускаемых катодом ОЭП. Приборы обеспечивают возможность регистрации изображения на фото- и видеокамеры. Они обладают высоким усилением (до 50000), ус-тойчивостью к засветкам, например фар автомашин, равномерным по полю разрешением и небольшими габаритами. Принцип их действия основан на приёме отражённого местными предметами оптического ИК-излучения и многократного его усиления и преобразования в видимое изображение [22].

а б

Рис. 1.50. Зрительные трубы «Bushnell» – «Sentry 18-36×50» (а) и «Spacemaster 20-45×60» (б)

Рис. 1.51. Видеокамеры Pelco

Современные приборы ночного видения работают при освещённости менее 0,01лк. Например, для прибора ночного видения «Ворон-3» пороговый уровень освещенности для визуального наблюдения составляет 0,001 лк, а для фотографирования – 0,01 лк. Разрешающая способность в этих условиях – не менее 8 линий на мм.

Комплект маскирования видеоизображения «VideoLock» (рис. 1.52) предназначен для маскирования видеоизображения при передаче его по проводным или радиоканалам [60]. В комплекте применены новейшие цифровые технологии для передачи видеоизображения по проводным и радиоканалам.

Комплект характеризуется следующими свойствами:

• простота использования;

• метод маскировки: переворот и разрезание видеострок;

• помехи, возникающие при передаче видеоизображения по радиоканалу, не оказывают влияния на качество восстановленного изображения;

• изделия выполнены в виде модулей и предназначены для дальнейшей установки в приборы и оборудование;

• совместим с любым телевизионным оборудованием;

• наличие уникального цифрового ключа (индивидуального или группового);

• низкое напряжение питания и малая потребляемая мощность;

• малые габариты и низкая цена.

Для увеличения дальности наблюдения в условиях абсолютной темноты применяется искусственная подсветка объектов при помощи инфракрасных прожекторов. В лазерных ИК-осветителях применяется импульсной режим. Объект освещается короткими импульсами лазерного излучения, и прибор включается только тогда, когда его объектива достигают отраженные от цели импульсы. В результате этого паразитные импульсы, отраженные от местных предметов, находящихся впереди и сзади объекта, а также отраженные от взвешенных в атмосфере частиц пыли, влаги, дыма не попадают в ПНВ.

Дальность наблюдения портативными приборами ночного видения при использовании подсветки дополнительных инфракрасных прожекторов (точечная лампа мощностью 45 Вт) достигает более 500 м.

Тепловизионные приборы, работающие в дальнем диапазоне инфракрасных волн (от 3 до 14 мкм), имеют преимущества по сравнению с ПНВ, так как их работа не зависит от уровня естественной освещенности. Кроме того, они обладают скрытностью и большой дальностью действия, способны обнаруживать замаскированные объекты. На них слабо влияют задымление и запыленность атмосферы, слепящие засветки. ТПВ способны обнаруживать следы автомашины и другой техники, способны непосредственно передавать информацию по каналам связи.

В последнее время появились тепловизоры, работающие при комнатной температуре (рис. 1.53) [61].

Своевременное выявление и обнаружение средств оптического наблюдения становится важной задачей при проведении как профилактических, так и специальных защитных и охранных мероприятий. Своевременное обнаружение несанкционированного наблюдения позволяет установить цель его проведения и определить потенциальную угрозу факта наблюдения.

Кодер Декодер

Маскированное изображение Демаскированное изображение

Рис. 1.52. Комплект маскирования видеоизображения «VideoLock»

Рис. 1.53. Тепловизор ThermaCAM P640

В настоящее время наблюдается значительный рост применения подвижных видеозаписывающих систем в основном двух типов:

• на основе камкодеров (видеокамеры со встроенным портативным видеомагнитофоном);

• на основе кассетных видеомагнитофонов настольного типа и миниатюрных видеокамер на приборах с зарядовой связью (ПЗС).

с неохлаждаемым микроболометроми со встроенной цифровой видеокамерой. В системах первого типа применяются специально модифицированные компактные камкодеры с записью на 8-мм пленку или стандартную пленку для бытовых видеомагнитофонов. Камкодерные системы находят широкое применение благодаря их универсальности и меньшей стоимости технического обслуживания по сравнению с видеомагнитофонными системами.

Основное их преимущество состоит в том, что их можно выносить из автомобиля для видеозаписей событий на месте преступления, или происшествия. Время записи находится в пределах от 20 мин до 2 ч, что достаточно для регистрации событий.

а б

Рис. 1.54. Бинокль-псевдобинокуляр «1ПН-94» (а)и очки ночного видения «1ПН74» (б)

Технические характеристики некоторых перечисленных устройств приведены в [21].

Классическим примером многообразия однородных форм очков ночного видения (ОНВ) можно считать модели «1ПН74» и «1ПН-94» (рис.1.54, а и рис. 1.54, б), построенные по псевдобинокулярной схеме. Подобные приборы крепятся на голове оператора на специальных масках для обеспечения движения и ориентирования на местности в ночное время, скрытного наблюдения объектов, выполнения различного рода инженерно-технических работ, управления транспортными средствами по пересечённой местности без использования источников видимого света в ночное время.

Схема 1ПН74 показана на рис. 1.55. ОНВ содержат общий корпус 1,окуляр 2, оборачивающий объектив 3, зеркало 4, коллиматор с призмой 5,корпус собственно ОНВ 6, инфракрасная подсветка 7, электронно-оптический преобразователь 8, корпус объектива 9, объектив 10, крышкаобъектива 11.

Рис. 1.55. Схема 1ПН74

Дата добавления: 2014-01-11