ОПИСАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО КАНАЛА УТЕЧКИ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ И МЕТОДА РАСЧЕТА СЛОВЕСНОЙ РАЗБОРЧИВОСТИ

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Без сомнения, большую ценность представляет информация, передаваемая устно. Это объясняется специфическими особенностями, свойственным речи. Чаще всего, устно сообщают сведения, которые не могут быть доверены техническим средствам передачи. Информация, полученная в момент ее озвучивания, является самой оперативной.

В наше время, организациям, не обращающим внимания на аспекты информационной безопасности сложно, а точнее невозможно существовать. В свою очередь, информационная безопасность включает в себя: инженерно-технические средства и организационно-правовые меры контроля безопасности информации при её передаче, хранении, обработке в автоматизированных системах.

Целью данной курсовой работы является разработка программно-аппаратного комплекса анализа утечек по акустическому и виброакустическому каналам утечки информации. Эти каналы являются техническими.

Одним из основных направлений в сфере информационной безопасности является техническая защита информации.

Технический канал утечки информации — это совокупность объекта разведки, технического средства разведки и среды распространения информационного сигнала.

В зависимости от физической природы сигналы распространяются в определенных физических средах. К средам распространения можно отнести воздушное пространство, конструкции зданий, соединительные линии и токопроводящие элементы, грунт и т.п.

Классификация каналов утечки информации:

• технические каналы утечки информации, обрабатываемые ТСПИ (электромагнитные, параметрические, вибрационные, электрические);
• технические каналы утечки информации, при передаче ее по каналам связи (электромагнитные, электрические, индукционные, паразитные связи);
• технические каналы утечки речевой информации (акустические, виброакустические, параметрические, акустоэлектрические, оптикоэлектронные);
• технические каналы утечки информации видовой информации (наблюдения за объектами, съемка объектов, съемка документов).

Акустическая информация – информация, носителем которой являются акустические сигналы. Если источником информации является человеческая речь, то акустическая информация называется речевой.

Если рассматривать виброакустические каналы утечки информации, то средой распространения акустических сигналов будут твердые среды (стены зданий, конструкции сооружений и т.д.).

Технические средства выявления каналов утечки информации весьма разнообразны и их принципы действия определяются физической природой и особенностями информационных сигналов.

Для радиотехнической разведки применяют такие устройства, как анализаторы спектра, радиочастотомеры, селективные микровольтметры. Особенностью является их портативное исполнение и высокая чувствительность.

Анализаторы спектра позволяют визуализировать спектр сигналов в заданном оператором диапазоне.

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО КАНАЛА УТЕЧКИ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ И МЕТОДА РАСЧЕТА СЛОВЕСНОЙ РАЗБОРЧИВОСТИ

1.1 Характеристика технического канала утечки акустической и виброакустической речевой информации

Под акустической информацией обычно понимается информация, носителями которой являются акустические сигналы. В том случае если источником информации является человеческая речь, акустическая информация называется речевой.

Первичными источниками акустических сигналов являются механические колебательные системы, например, органы речи человека, а вторичными преобразователи различного типа, например, громкоговорители.

Акустические сигналы представляют собой продольные механические волны. Они испускаются источником колеблющимся телом и распространяются в твердых телах, жидкостях и газах в виде акустических колебаний (волн), то есть колебательных движений частиц среды под действием различных возмущений. Пространство, в котором происходит распространение акустических колебаний, называют акустическим полем, направление распространения акустических колебаний

• акустическим лучом, а поверхность, соединяющую все смежные точки поля с одинаковой фазой колебания частиц среды фронтом волны. В общем случае фронт волны имеет сложную форму, но на практике, в зависимости от конкретной решаемой задачи, обычно ограничиваются рассмотрением трех видов фронтов: плоского, сферического и цилиндрического.

Характеристики акустического поля подразделяются на линейные и энергетические [1].

Линейными характеристиками акустического поля являются:

• • акустическое давление р (Па) разность между мгновенным значением давления paм в точке среды при прохождении через нее акустической волны и статическим давлением р_ас в той же точке (1 Па = 1 Н/м2):

(1.1)

• • смещение u (м) отклонение частиц среды от ее статического положения под действием проходящей акустической волны;
  • скорость колебаний v(м/с) скорость движения частиц среды под действием проходящей акустической волны:

(1.2)

где и смещение частиц среды, м;

t время, с;

удельное акустическое сопротивление отношение звукового давления м𝟐∙с р к скорости колебаний частиц среды v:

(1.3)

Энергетическими характеристиками акустического поля являются:

• интенсивность акустических колебаний I (Вт/м2) количество энергии, проходящее в секунду через единицу площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны;
• плотность энергии ε (Дж/м3) количество энергии акустических колебаний, находящейся в единице объема. Плотность энергии ε связана с интенсивностью акустических колебаний I соотношением:

(1.4)

где, v_зв – скорость звука.

В газообразных средах скорость звука зависит от плотности среды ρ (плотность воздуха зависит от его температуры) и статического атмосферного давления ρ_ас.

Для температуры воздуха 15 20°С и давления 101325 Па (760 мм рт. ст.) скорость звука составляет v_зв = 340 343 м/с.

Для колебаний с периодом Т длина звуковой волны λ, то есть расстояние между соседними фронтами волны с одинаковой фазой (например, между максимумами или минимумами колебаний), и частота колебаний f рассчитываются по формулам:

(1.5)

(1.6)

Частоты акустических колебаний в пределах 20 20000 Гц называют звуковыми (их может воспринимать человеческое ухо), ниже 20 Гц инфразвуковыми, а выше 20000 Гц ультразвуковыми.

В акустике в качестве уровней характеристик акустического поля принимают величины, пропорциональные логарифмам относительных значений (относительно нулевого значения) этих характеристик.

За условное (нормированное) значение нулевого уровня интенсивности акустических колебаний принята интенсивность, равная 1₀ =10-12 Вт/м2, при этом относительный уровень интенсивности L₁, дБ, будет равен:

(1.7)

Уровень акустического давления для воздуха L_p, дБ, определяют относительно акустического давления, соответствующего нулевому значению уровня интенсивности для удельного акустического сопротивления, равного 𝜁 = 400кг/(м² ∙ с)

(1.8)

где р₀ =2‧10-5 Па условное значение нулевого уровня акустического давления.

Величины р₀ и 1₀ примерно соответствуют порогу слухового восприятия (слышимости).

Единицей относительного уровня является децибел (дБ). Приращению уровня на 1 дБ соответствует увеличение звукового давления на 12%, а интенсивности звука на 26% [2].

Акустическое поле при наличии единичного источника мощности характеризуется интенсивностью акустических колебаний I, Вт/м2, рассчитываемой по формуле:

(1.9)

где P_w мощность источника излучения, Вт;

χ коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля (для открытого пространства χ ≈ 1);

r расстояние от источника до расчетной точки, м;

G коэффициент направленности источника излучения (при расположении источника с равномерным излучением на отражающей плоскости (на полу, в середине стены) G = 2, при расположении такого источника вблизи двугранного угла G

= 4, вблизи трехгранного угла G = 8).

Теоретически рассчитать уровень интенсивности акустических колебаний от реальных объектов довольно сложно. Поэтому наиболее часто уровень интенсивности акустических колебаний измеряют в определенном направлении на расстоянии от объекта r_Q, а затем пересчитывают на любое другое расстояние r в том же направлении по формуле [3]:

(1.10)

где L_I(r) уровень интенсивности акустических колебаний на расстоянии

r, дБ;

𝐿𝐼(𝑟0)) измеренный уровень интенсивности акустических колебаний на расстоянии r₀, дБ;

r₀ расстояние, на котором производилось измерение уровня интенсивности акустических колебаний 𝐿𝐼(𝑟0) (в большинстве случаев r₀1м).

При r₀= 1 м уровень интенсивности акустических колебаний на расстоянии r от источника будет равен:

(1.11)

С учетом ослабления акустического сигнала ограждающими конструкциями уровень интенсивности акустических колебаний можно рассчитать по формуле:

(1.12)

где Z_OK коэффициент затухания акустического сигнала в ограждающей конструкции (коэффициент звукоизоляции), дБ.

Аналогичным образом можно рассчитать и уровень акустического давления L_p(r), дБ,

(1.13)

В зависимости от формы акустических колебаний различают простые (тональные) и сложные сигналы. Тональный это сигнал, вызываемый колебанием, совершающимся по синусоидальному закону. Сложный сигнал включает целый спектр гармонических составляющих. Речевой сигнал является сложным акустическим сигналом.

Речь может быть охарактеризована тремя группами характеристик:

• семантическая или смысловая сторона речи характеризует смысл тех понятий, которые передаются при ее помощи;
• фонетические характеристики речи данные, характеризующие речь с точки зрения ее звукового состава. Основной фонетической характеристикой звукового состава является частота встречаемости в речи различных звуков и их сочетаний;
• физические характеристики величины и зависимости, характеризующие речь как акустический сигнал.

Помимо того, что звуки речи, объединяясь в определенные фонетические комбинации, образуют некоторые смысловые элементы, они также различаются и чисто физическими параметрами: мощностью, звуковым давлением, частотным спектром, длительностью звучания.

В образовании звуков речи принимают участие лёгкие, гортань с голосовыми связками, область носоглотки, язык, зубы и губы [4]. В процессе произношения речи лёгкие через бронхи продувают воздух в гортань и далее через вибрирующие голосовые связки в полость рта. Голосовые связки, то сжимая, то открывая голосовую щель, пропускают воздух импульсами, частота которых лежит в пределах от 80 до 180 Гц у мужчин и от 160 до 300 Гц у женщин. Согласно современным исследованиям частота основного тона изменяется в пределах от 60 -70 Гц (для низких мужских голосов) до 450 500 Гц (для высоких женских голосов). Средняя частота основного тона составляет для мужских голосов 130-150 Гц и 250 Гц-для женских.

Частотный спектр, образованный голосовой щелью звуков речи, содержит большое число гармонических составляющих, амплитуды которых уменьшаются с ростом частоты. Высота основного тона (первой гармоники) этого ряда характеризует собой тип голоса, говорящего: бас, баритон, тенор, альт, контральто, сопрано. Однако это в большинстве случаев почти не играет роли для различения друг от друга звуков речи.

Далее воздушная струя встречает на своём пути систему резонаторов, которые образуются воздушными объёмами полости рта и носоглотки и видоизменяются в процессе произнесения различных звуков положением языка и зубов.

Проходя через эту систему резонаторов, одни гармонические составляющие получают усиление, а другие, наоборот, подавляются. Эти усиленные области частот называются формантными областями или просто формантами, а подавленные антиформантами. Поскольку форманты значительно мощнее других составляющих, то они-то главным образом и воздействуют на ухо слушающего, формируя звучание того или иного звука. Некоторое влияние на этот процесс оказывают и антиформанты.

Изменяя положение языка, зубов и губ, человек имеет возможность изменять характер звучания и произносить различные гласные звуки. Согласные звуки в большинстве случаев произносятся без участия голосовых связок.

В русском языке различают сорок один звук речи (фонем). По спектральному составу звуки речи различаются друг от друга числом формант и их расположением в частотном спектре. Следовательно, разборчивость речи зависит прежде всего от того, какая часть формант дошла до уха, слушающего без искажений и какая исказилась.

Таким, образом, речевой сигнал, как процесс, развивающийся во времени и по частоте, можно рассматривать как взаимное наложение друг на друга его гармонической и формантной структуры. Смысловое содержание речевого сообщения определяется динамикой перестройки формантной структуры или огибающей спектра. Процесс речеобразования, связанный с динамикой этой огибающей, часто называемой фонетической функцией Пирогова, удобно исследовать посредством цифрового спектрально-временного анализа спектрограмм.

Форманта может характеризоваться как занимаемой ею частотной полосой, так и средней частотой, соответствующей максимуму амплитуды или энергии составляющих в формантной полосе, а также средним уровнем этой энергии и временным интервалом своего развития.

Максимально в отдельных звуках замечено до 6 усиленных частотных областей. Однако далеко не все они являются формантами. Некоторые из них никакого значения для распознавания звуков не имеют, хотя и несут в себе довольно значительную энергию.

Различные звуки имеют разное число формант: гласные до четырех формант, глухие согласные до 5 6 формант. Большинство же звуков речи имеет одну или две форманты, определяющих смысловое содержание речевого сообщения, что обусловлено участием в образовании этих звуков основных резонаторов голосового аппарата полости глотки и носоглотки. Эти первые две форманты называются основными, остальные вспомогательными. Основные форманты определяют произносимый звук речи, а вспомогательные характеризуют индивидуальную для каждого человека окраску, тембр речи.

Исключение из передачи любой из формантных областей вызывает искажение передаваемого звука, т.е. либо превращение его в другой звук, либо вообще потерю им признаков звука человеческой речи.

Частоты формант, их число и взаимное расположение для одних и тех же звуков, произносимых разными дикторами, могут сильно различаться. Однако для каждого звука речи характерно определенное положение формантных областей и при наличии достаточного опыта по спектрограммам можно читать произнесенный текст.

Форманты звуков речи расположены в очень широкой области частот приблизительно от 150 до 8600 Гц. Последний предел превышают лишь составляющие формантной полосы звука Ф, которые могут лежать в области до 12 000 Гц. Однако подавляющая часть формант звуков речи лежит в пределах от 300 до 3400 Гц, что и позволяет считать эту полосу частот вполне достаточной для обеспечения хорошей понятности речи. Форманты здесь расположены не только вплотную друг к другу, но даже с перекрытием.

Речь содержит в себе форманты, прием которых определяет ее разборчивость, и неформантные составляющие, к которым относятся основные тоны, области частот между формантами и составляющие, зависящие от индивидуальных особенностей говорящих.

Различным видам речи соответствуют типовые интегральные уровни речевых сигналов, измеренные на расстоянии 1 м от источника речи (говорящий человек, звуковоспроизводящее устройство): L_s = 64 дБ тихая речь; L_s = 70 дБ речь средней громкости; L_s = 76 дБ громкая речь; L_s= 84 дБ очень громкая речь, усиленная техническими средствами.

Как правило, уровни речевых сигналов измеряют в октавных полосах речевого диапазона частот. Характеристики октавных полос речевого диапазона частот и числовые значения типовых уровней речевого сигнала в них L_s.i в зависимости от их интегрального уровня L_s (табл. 1.1).

Спектральный состав речи в значительной степени зависит от пола, возраста и индивидуальных особенностей говорящего. Для различных людей отклонение уровней сигналов, измеренных в октавных полосах, от типовых уровней может составлять ±6 дБ.

Перехват речевой информации средствами акустической разведки осуществляется на фоне естественных шумов (табл. 1.2). Процесс восприятия речи в шуме сопровождается потерями составных элементов речевого сообщения. Понятность речевого сообщения характеризуется количеством правильно принятых слов, отражающих качественную область понятности, которая выражена в категориях подробности справки о перехваченном разговоре, составляемой «противником» (лицом, осуществляющим перехват информации).

Таблица 1.1

Типовые уровни речевого сигнала в октавных полосах частотного диапазона речи L_si

Таблица 1.2

Средний интегральный уровень акустических шумов

Наименование объекта	Уровень шума,
Улица с интенсивным движением	60
Улица со средним движением	55
Улица без движения автомоби.	35
Сельская местность	35
Комната шумная	55-65
Комната тихая	35-40
Пустой кабинет	30-35
Коридоры	45-50

Понятность и разборчивость речи

Разборчивостью называют относительное или процентное количество принятых специально тренированными слушателями элементов речи из общего количества переданных по тракту. Так как в качестве элементов речи применяют звуки, слоги, слова и фразы, то имеет место звуковая, слоговая, словесная и фразовая разборчивость. Все они при испытании одной и той же системы будут выражаться разными численными величинами, так как процент правильных оценок для предвиденного сообщения всегда выше, чем для непредвиденного, степень же предвидения при прослушивании фразы выше, чем при слушании отдельных слов или слогов. Однако все виды разборчивости связаны друг с другом однозначными функциональными зависимостями, представляемыми обычно в виде кривых или таблиц. Объективные, измерительные оценки разборчивости речи могут производиться с помощью вычисления разборчивости формант.

Форманты звуков речи заполняют весь частотный диапазон 150 7000 Гц. Этот частотный диапазон делят на 20 полос равной разборчивости. Вероятность появления формант в каждой полосе равной разборчивости равна 0,05. При прослушивании речи в условиях шумов разборчивость получается меньшей, чем в их отсутствие. Коэффициент ω, определяющий это уменьшение, называют коэффициентом восприятия или коэффициентом разборчивости, т.е. в каждой полосе равной разборчивости вероятность приема формант ΔA=0,05ω. Коэффициент разборчивости ω определяется уровнем ощущения формант

где B_p средний спектральный уровень речи;

B_shспектральный уровень шумов.

Для практики применение полос равной разборчивости неудобно, так как получающиеся частотные полосы нестандартны. Для каждой полосы равной разборчивости коэффициент разборчивости ω_i в общем случае будет разный, поэтому в акустических измерениях используются октавные или третьоктавные частотные полосы [4].

1.2 Процесс выбора контрольных точек

Необходимо проводить измерения ограждающих конструкций (стен, перекрытий потолка и пола) по акустическому каналу и по вибрационному. Для акустического замера элементы измерительного комплекса размещаются, штатно излучатель тест-сигнала (колонка) в 1,0 м от конструкции (по нормали к ней) на высоте 1,5 м от пола, первый микрофон в 0,5 м от объекта контроля (далее ОК), второй за ней, также в 0,5 м от ОК. Когда есть уверенность, что в ОК нет «слабых» мест, достаточно одного, двух замеров вдоль стены. Если есть подозрения на трещины, проходы (отверстия) и т.д. необходимо увеличивать число контрольных точек. Максимально контрольные точки необходимо располагать через 1,5...2 м.

На рис. 1 изображены основные варианты размещения датчиков при измерениях основных ограждающих и инженерных конструкций.

Аналогично выполняются измерения по вибрационному каналу, в том числе и при оценке эффективности САЗ. В последнем случае надо иметь в виду, что необходимо контролировать отдельно каждый элемент ОК, например, каждую отдельную плиту перекрытия пола (потолка) или отдельные конструкции стен (например, отдельные бетонные плиты). Размещая акселерометр, обязательно обратить внимание на то, что при любых вибрационных измерениях он должен размещаться на поверхности основной несущей конструкции (бетоне, кирпиче и т.д.). Измерения, при размещении акселерометра на рыхлой штукатурке, побелке, обоях, линолеуме и т.д. дают недостоверные результаты и недопустимы.

Приведенная схема является основной, типичной. В регламентирующем документе указывается, что допускается размещать источник тест-сигнала иным образом в точке локализации звука (проще говоря за столом владельца кабинета, на месте кафедры докладчика и т.д.). В принципе это не меняет приведенную схему в части размещения датчиков. Какое размещение колонки избрать дело оператора. В любом случае этот выбор должен быть обоснован и изложен в соответствующем разделе протокола.

Некоторые особенности есть при измерениях перекрытий пола и потолка. Излучатель размещается штатно, над полом ЗП, а микрофоны № 1 и № 2 по обе стороны измеряемой ОК, как показано на схеме. Во время измерений перекрытия потолка микрофон № 1 размещается под потолком, на расстоянии 0,5 м от него, и развернут вертикально вниз. Микрофон № 2 над полом в вышерасположенном помещении, также на высоте 0,5 м, ориентирован по нормали к плоскости потолка и направлен вниз. Если в защищаемом помещении имеется фальшпотолок, то в любом случае микрофон размещается в 0,5 м от потолка помещения (подвесного, подшивного или основного перекрытия). Следует отметить, что вибрационный канал утечки следует рассматривать (кроме окон) всегда «на границе КЗ», так как внутри КЗ технический перехват, как правило, исключен оргмерами, в обязательном порядке обеспечиваемыми заказчиком.

Рисунок 1 - Схема измерения стены (ограждающей конструкции)

Рисунок 2 - Схема измерения перекрытия пола (акустика и виброакустика)

Схема расположения элементов измерительной системы при измерениях защищенности дверей особых ничем не отличается от схемы, приведенной на рис. 1.

Необходимо только проследить, чтобы все двери (полотна дверей) были плотно закрыты [5].

1.3 Инструментально-расчетный метод для оценки разборчивости речи

Рассмотрим Инструментально-расчетный метод для оценки разборчивости речи, основанный на результатах экспериментальных исследований, проведённых Н.Б. Покровским [6].

Спектр речи разбивается на N частотных полос, в нашем случае, N = 5.

Для каждой i-й (i = 1…N) частотной полосы на среднегеометрической частоте 𝑓_ср.𝑖 = √𝑓_в.𝑖 ∙ 𝑓_н.𝑖 определяется формантный параметр ∆Аi, характеризующий энергетическую избыточность дискретной составляющей речевого сигнала:

(1.15)

где L_c.i – средний спектральный уровень речевого сигнала в месте измерения в i-й спектральной полосе, дБ;

A_i средний спектральный модальный уровень формант (под формантой понимается область частот, характерная для определенного звука) в i-й спектральной полосе, дБ;

ΔL(f_в.i) и L(f_н.i) значения весового коэффициента для верхней f_в.i и нижней f_н.i граничной частот i-й частотной полосы спектра речевого сигнала.

Значения формантных параметров ∆А_i, определяются при выполнении условий f = f_ср.i и из соотношения:

(1.16)

Для каждой i-й частотной полосы определяется весовой коэффициент к_i, характеризующий вероятность наличия формант речи в данной полосе:

(1.17)

где к(f_в.i) и к(f_н.i) – значения весового коэффициента для верхней f_в.i и нижней f_н.i граничной частот i-й частотной полосы спектра речевого сигнала.

Значения весовых коэффициентов к(f_в.i) и к(f_н.i) определяются из соотношения:

(1.18)

Для каждой частотной полосы на среднегеометрической частоте f_ср.i из аналитического соотношения определяется коэффициент восприятия формант слуховым аппаратом человека, представляющий собой вероятное относительное количество формантных составляющих речи, которые будут иметь уровни интенсивности выше порогового значения:

(1.19)

где 𝑄𝑖 = 𝐴𝑖 − 𝐿ш.𝑖 = (𝐿𝑐.𝑖 − ∆𝐴𝑖) − 𝐿ш.𝑖 = 𝑞𝑖 − ∆𝐴𝑖 ;

L_ш.i уровень шума (помехи) в месте измерения в i-й спектральной полосе, дБ.

𝑞𝑖 = 𝐿𝑐.𝑖 − 𝐿ш.𝑖 отношение "уровень речевого сигнала/уровень шума", дБ.

С учетом (4.3) и (4.5) определяется спектральный индекс артикуляции (понимаемости) речи R_i (информационной вес i-й спектральной полосы частотного диапазона речи):

(1.20)

Рассчитывается интегральный индекс артикуляции речи:

(1.21)

Затем рассчитывается слоговая разборчивость (S):

(1.22)

Рассмотрим зависимость словесной разборчивости речи W от слоговой S:

(1.23)

Рассчитаем зависимость словесной разборчивости от интегрального индекса артикуляции речи по формуле:

(1.24)

Рассмотрим уровни разборчивости речи:

• отличная, если понятность полная, без переспросов;
• хорошая, если у слушателей возникла необходимость в отдельных переспросах редко встречающихся слов или отдельных названий;
• удовлетворительная, если слушатели сообщили, что им трудно понимать, имели место частые переспросы;
• предельно допустимая, если требовались неоднократные переспросы одного и того же материала с передачей отдельных слов по буквам при полном напряжении слуха [6].

Значения и уровни оценки разборчивости приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Значения и уровни разборчивости речи

Оценка разборчивости
Отличная	0,75 … 1
Хорошая	0,55 … 0,75
Приемлемая	0,35 … 0,55
Неудовлетворительная	0 … 0,35

Выводы по первому разделу

В рамках данной главы рассмотрены физические основы возникновения технического канала утечки речевой информации, описан процесс выбора контрольных точек, приведен инструментально-расчетный метод для оценки разборчивости речи.

Даны определения акустической информации, акустическим сигналам.

ГЛАВА 2. SCADA СИСТЕМА И КОМПОНЕНТЫ КОМПЛЕКСА

2.1 SCADA система "ZETVIEW"

SCADA (диспетчерское управление и сбор данных) программный комплекс, обеспечивающий выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. SCADA системы применяются во многих сферах, где необходимо обеспечить операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры, для связи с объектом, используются драйверы ввода-вывода. Среда разработки в данной системе позволяет построить очень гибкую систему, так как программный код не только генерируется в среде проектирования автоматически, но и может быть написан вручную на языке программирования (например, на С++). Преимущество данной системы в том, что она в любой момент может быть доработана и дополнена необходимыми элементами, так же возможно расширение возможностей, если такое потребуется.

SCADA-система ZETView это многофункциональная среда графического программирования. С ее помощью можно создавать гибкие и масштабируемые приложения измерений, управления и тестирования с минимальными временными и денежными затратами. Она используется как система сбора и обработки данных от устройств, подключенных к персональному компьютеру и предназначена для автоматизации управления технологическими процессами. Данная система представляет собой Windows приложение, разделенное на несколько рабочих областей (рисунок 3). В левой верхней части окна ZETView располагается меню управления проектом. В верхней части главная панель управления проектом, настройки рабочей среды, конфигурация проекта. Центральную часть окна занимают страницы проекта с нанесенной сеткой для более комфортной работы при проектировке. Слева располагается панель перечня компонентов, справа окно настраиваемых свойств, а в нижней части окна интерфейс отладочных сообщений и служебной информации. Программное обеспечение ZETLAB и ZETVIEW регулярно обновляется и дополняется.

Программное обеспечение ZETLAB – это виртуальная лаборатория, которая предоставляет пользователю большой выбор средств для визуализации, спектрального анализа, измерения электрических параметров, генерации, записи и воспроизведения сигналов. Программы из состава ZETLAB обрабатывают сигналы, поступающие на входные каналы анализаторов спектра, плат аналого-цифровых преобразователей (далее АЦП) и цифро-аналоговых преобразователей (далее ЦАП).

Программы АЦП (раздел "Измерение") и программы ЦАП (раздел "Генерация сигналов") образуют базу виртуальной лаборатории ZETLab, на которой строятся более сложные приборы (разделы "Метрология", "Автоматизация").

На данное программное обеспечение регулярно выходят обновления и дополнения с новыми доработками и улучшениями.

Рисунок 3 - Главное окно ZETView

Если привести все вышеописанное в простую форму, то можно сказать, что ZETLab это набор программного обеспечения для обработки сигналов с анализатора спектра ZET 017-U2, а SCADA система ZETViev программного обеспечение для приведения средств обработки сигналов в определенную последовательность.

Внешний вид окна ZETLab можно увидеть на рисунке 4, а пример одного из анализов спектра, можно увидеть на рисунке 5.

Рисунок 4 - Внешний вид окна ZETLab

Таким образом, для создания программной части нам понадобится 2 компонента: ZETLab, в котором будут находиться компоненты для обработки и отображения сигналов и ZETViev, с помощью которой будет спроектирована SCADA-система путем добавления и настройки компонентов ZETLab на схему.

Благодаря своей гибкости и масштабируемости, SCADA-система ZETView может использоваться на всех этапах технологического процесса: от проектирования и разработки прототипов продуктов до широкомасштабных производственных испытаний. Применение интегрированной среды ZETView для измерения сигналов, обработки результатов и обмена данными повысит производительность всего предприятия.

Рисунок 5 – Пример анализа узкополосного спектра Краткие особенности данного комплекса:

• полноценный язык программирования VisualBasic и Visual C++;
• интуитивно понятный процесс графического программирования;
• широкие возможности сбора, обработки и анализа данных, управления виртуальными и реальными приборами;
• большое количество форм генерации отчетов и визуализации графиков;
• передача данных по шинам USB, Bluetooth, Ethernet, Wi-Fi;
• подключается большое количество модулей аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, а также, анализаторы спектра, вольтметры и генераторы;
• имеется большое количество шаблонов приложений;
• обучение и техническая поддержка высокого уровня;
• работает на современных операционных системах Windows XP, Vista, Windows 7, Windows 10.

Вместе с тем, SCADA-система ZETView – очень простая и интуитивно понятная система. Рядовой пользователь, не имея навыков программирования, за относительно короткое время способен создать сложную программу для сбора данных и последующего управления объектами, обладающую интуитивно понятным и удобным человеко-машинным интерфейсом. Созданные приложения можно запускать автономно (без среды программирования ZETView) это существенно упрощает эксплуатацию и обучение работе с ними.

• 1. Анализатор спектра "ZET 017-U2" и используемые компоненты

Анализатор спектра – это устройство, позволяющее измерить и визуализировать спектр сигнала. Непосредственно спектр сигнала представляет собой набор синусоидальных волн в определенный момент времени и отображает распределение энергии сигнала по частотам. Анализатор спектра выдает амплитудно-частотную характеристику сигнала.

Классификация анализаторов спектра осуществляется по следующим признакам:

• • • по диапазону частот — низкочастотные, радиодиапазона (широкополосные) и оптического диапазона.
    • по принципу действия — параллельного типа (многоканальные) и последовательного типа (сканирующие).
    • по способу обработки измерительной информации и представлению результатов — аналоговые и цифровые.
    • по характеру анализа — скалярные, дающие информацию только об амплитудах, гармонических составляющих спектра, и векторные, предоставляющие также информацию о фазовых соотношениях.

ZET 017-U2 является низкочастотным, цифровым анализатором спектра с параллельным принципом действия и векторным характером анализа.

Низкочастотные анализаторы (далее НЧ) анализаторы бывают параллельного и последовательного типа (чаще параллельного) и предназначены для работы в диапазонах частот от нескольких герц до сотен килогерц. Используются в акустике, например, при исследовании характеристик шума, при разработке и обслуживании аудиоаппаратуры и в иных целях.

Анализаторы параллельного типа содержат набор идентичных узкополосных фильтров, каждый из которых настроен на определенную частоту. При одновременном воздействии исследуемого сигнала на все фильтры каждый из них выделяет соответствующую его настройке составляющую спектра. Анализаторы спектра этого типа имеют перед последовательным преимущество в скорости анализа, однако уступают им в простоте.

Анализаторы спектра последовательного типа являются наиболее распространенным видом для исследования радиосигналов. Их принцип действия состоит в сканировании полосы частот с помощью перестраиваемого гетеродина.

Основные нормируемые характеристики:

• • • диапазон частот;
    • полоса обзора;
    • полосы пропускания;
    • погрешность измерения по частоте;
    • погрешность измерения по амплитуде;
    • чувствительность и динамический диапазон;
    • относительный уровень собственных шумов;
    • неравномерность амплитудно-частотной характеристики.

Основные технические характеристики анализатора спектра ZET 017-U2 приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Основные технические характеристики ZET 017-U2

Преимущества анализатора спектра ZET 017-U2:

• высокая точность: измерений и анализа сигналов в звуковом диапазоне;
• полосовые фильтры: соответствуют требованиям ГОСТ Р 8.714-2010;
• генерация сигналов: с нормированными параметрами (синус, импульс, произвольный);
• усилитель ICP (IEPE): для подключения датчиков со встроенной электроникой;
• автономная работа: в полевых условиях;
• малый вес и габариты: позволяет использовать его в труднодоступных местах.
• данный анализатор спектра внесен в Госреестр средств измерений под № 39236-08;
• анализатор спектра ZET 017-U2 зарегистрирован в специальной части Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений под учетным номером 2508;
• анализатор спектра А17-U2 внесен в Госреестр средств измерений под № 24718-03.

Основные функции анализаторов спектра ZET 017-U2:

• анализ: спектральный, модальный, порядковый;
• измерение: электрических параметров сигналов;
• визуализация: сигналов и результатов фильтрации и анализа;
• генерация: сигналов различной формы;
• автоматизация: фильтрация, формулы, регуляторы;
• регистрация: запись и воспроизведение;
• сетевые: обмен данными по ethernet;
• настройка: сервисные программы и настройка.

В базовую комплектацию анализатора спектра входит:

• анализатор спектра;
• кабель USB 2.0;
• кабель BNC-BNC;
• CD-диск с программным обеспечением ZETLab;
• руководство по эксплуатации;
• руководство оператора;
• сумка для хранения и переноски.

Внешний вид данного анализатора спектра (рисунок 6 и 7).

Вибропреобразователь «АР98» Особенности:

• • • • вибропреобразователь АР98 внесены в реестр средств измерений РФ под № 22561-07
      • сочетание высоких значений осевой чувствительности, собственной частоты и ударной стойкости;
      • низкая чувствительность к электромагнитным полям;
      • встроенный предусилитель стандарта ICP;
• широкий диапазон питающего напряжения и тока;
• низкий уровень собственного шума;
• возможность непосредственного подключения к анализатору спектра ZET 017.

Основные технические характеристики вибропреобразователя «АР98» приведены в таблице 2.2.

Рисунок 6 - Внешний вид анализатора спектра ZET 017-U2 спереди

Рисунок 7 - Внешний вид анализатора спектра ZET 017-U2 сзади

Внешний вид вибропреобразователя «АР98» можно увидеть на рисунке 8.

Таблица 2.2

Основные технические характеристики вибропреобразователя «АР98»

Рисунок 8 - Внешний вид вибропреобразователя «АР98»

Микрофон первого класса точности «НПА-201»

Микрофон МПА-201 первичный преобразователь, позволяющий преобразовывать звуковое давление в электрический сигнал и служащее первичным преобразователем в цепочке звукозаписывающего тракта. Микрофон является датчиком относительного (дифференциального) давления в газах.

Микрофоны первого класса точности МПА-201 предназначены для измерения уровней звукового давления по санитарным и экологическим нормам.

Микрофоны МПА-201 стандарта ICP (с встроенной электроникой) напрямую подключаются к анализаторам спектра ZET 017-U2 и портативному шумомеру ZET 110.

Любой микрофон состоит из двух систем:

• акустико-механической;
• механоэлектрической.

Свойства акустико-механической системы сильно зависят от того, воздействует ли звуковое давление на одну сторону диафрагмы (микрофон давления) или на обе стороны, а во втором случае от того, симметрично ли это воздействие (микрофон градиента давления) или на одну из сторон диафрагмы действуют колебания, непосредственно возбуждающие её, а на вторую — прошедшие через какое-либо механическое или акустическое сопротивление, или систему задержки времени (асимметричный микрофон градиента давления).

Большое влияние на характеристики микрофона оказывает его механоэлектрическая часть.

Основные технические характеристики микрофона первого класса точности МПА-201 представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Основные технические характеристики МПА-201

Внешний вид микрофона МПА-201 можно увидеть на рисунке 9

Рисунок 9- Микрофон МПА-201

Активная экранированная акустическая система с генератором звуковых частот «АС-1»

АС-1 Активная экранированная акустическая система с генератором звуковых частот, предназначенная для создания тестовых акустических частот. Используется при проведении измерений виброакустических преобразований.

Технические характеристики АС-1 представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Технические характеристики АС-1

Параметр	Единица измерения	Значение
Мощность
Максимальный уровень звукового давления	дБ	113
Ослабление уровня электромагнитного поля в звуковом диапазоне частот	дБ	не менее 20
Диапазон частот	Гц	70-19000
Вес	кг	11,5

Внешний вид акустической системы с генератором звуковых частот АС-1 можно увидеть на рисунке 10.

Рисунок 10 - Акустическая система с генератором звуковых частот АС-1

2.3 Принципиальная схема программно-аппаратного комплекса анализа утечек по акустическому и виброакустическому каналам утечки информации

В сборе, аппаратный комплекс представляет собой генератор синусного сигнала и анализатора спектра в виде ZET 017-U2, датчика акустического давления в виде микрофона МПА-201, вибропреобразователя АР98, генератора акустического давления в виде акустической системы АС-1 и исследуемого ТС.

У анализатора спектра есть 2 входа и 1 выход. Ко входам подключается вибропреобразователь и микрофон, а на выход акустическая система для создания звукового давления.

В анализатор спектра встроен генератор сигнала, он подает на акустическую систему синусный сигнал определенной частоты. Колонка в свою очередь начинает облучать ограждающую поверхность акустической волной высокого давления. В этот момент акустический микрофон, замеряет значение звукового давления, вибропреобразователь замеряет колебания ограждающей конструкции, а анализатор спектра с помощью встроенного селективного вольтметра, выявляет, есть ли эффект виброакустических преобразований и, если данный эффект есть, измеряет мощность модулированного сигнала.

Схема подключения для измерения уровня сигнал + шум изображена на рисунке 11.

Схема подключения для измерения уровня шумов изображена на рисунке 12

Рисунок 11 - Схема подключения для измерения сигнал + шум

Рисунок 12 - Схема подключения для измерения уровня шумов

2.4 Готовые решения и аналоги

В данном разделе рассмотрим распространенные аналоги и готовые решения. Комплекс «Спрут-7М» предназначен для проведения акустических и виброакустических измерений, для проверки выполнения норм эффективности защиты речевой информации от её утечки по акустическому и виброакустическому каналам, а также утечки за счет низкочастотных наводок на токопроводящие элементы ограждающих конструкций зданий и сооружений и наводок от технических средств в речевом диапазоне частот, образованных за счет акустоэлектрических преобразований.

Данный комплекс обеспечивает:

• измерение звукового давления, виброускорения и напряжения переменного тока при проведении мероприятий по контролю выполнения норм эффективности защиты речевой информации от её утечки по акустическому и виброакустическому каналам, а также от её утечки за счет наводок электрических сигналов звукового диапазона частот на токопроводящие коммуникации;
• проведение расчетов, необходимых для оценки эффективности защиты речевой информации.

Возможности данного комплекса:

• измерение характеристик акустических и виброакустических сигналов, в том числе октавный, третьоктавный анализ и анализ с использованием функции быстрого преобразования Фурье;
• проведение исследований характеристик и проверка эффективности систем акустического и виброакустического зашумления;
• измерение и гигиеническая оценка шумов и вибрации в жилых и производственных помещениях на соответствие санитарным нормам;
• проведение измерений параметров звукои виброизоляционных свойств конструкций;
• измерение уровней электрического и магнитного полей и наводок на проводные коммуникации;
• проведение статистической обработки результатов измерений и т.д. Внешний вид комплекса «Спрут-7М» представлен на рисунке 13.

Рисунок 13 – Внешний вид комплекса «Спрут-7М»

Программно-аппаратный комплекс «Колибри» предназначен для проверки выполнения норм эффективности защиты речевой информации от её утечки по акустическому и виброакустическому каналам.

Данный комплекс обеспечивает:

• измерение параметров акустических, виброакустических и низкочастотных (НЧ) электрических сигналов;
• выявление технических каналов утечки (ТКУ) речевой информации и определение показателей технической защищенности речевой информации (обсуждаемой в выделенных помещениях 1, 2 и 3 категорий) от утечки по акустическим и виброакустическим каналам (АВАК),

Возможности данного комплекса:

• спектральный анализ сигналов;
• оценка эффективности защиты речевой информации от утечки по акустическому каналу;
• оценка эффективности защиты речевой информации от утечки по виброакустическому каналу;
• оценка звукоизоляции;
• оценка виброизоляции;
• оценка эффективности защиты речевой информации от утечки по электроакустическому каналу;
• оценка эффективности защиты речевой информации от утечки по электроакустическому каналу.

Внешний вид программно-аппаратного комплекса «Колибри» представлен на рисунке 14.

Рисунок 14 – Внешний вид программно-аппаратного комплекса «Колибри»

Выводы по второму разделу

Во втором разделе приведены общие сведенья о SCADA системах, описан состав комплекса, технические характеристики оборудования, программной части, приведены схемы подключения и совместимости оборудования, приведены и рассмотрены особенности уже существующих аналогов создаваемого комплекса.

ГЛАВА 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПОСТРОЕНИЕ ПРОГРАММНОАППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА АНАЛИЗА УТЕЧЕК ПО АКУСТИЧЕСКОМУ И ВИБРОАКУСТИЧЕСКОМУ КАНАЛАМ УТЕЧКИ ИНФОРМАЦИИ

3.1 Описание логики работы комплекса

Логическая схема работы данной системы показана на рисунке 15.

Рисунок 15 - Логическая схема работы данной системы

Рассмотрим логическую схему подробнее:

• измерительное устройство – устройство, которое под действием физических сил, воздействующих на него, изменяет свои выходные значения;
• устройство обработки сигналов – устройство, которое обрабатывает измеряемый сигнал, полученный по средствам измерительного устройства, в заданном диапазоне частот;
• устройство индикации – устройство, которое выводит значения измерений сигналов на экран системы в числовом, удобном для оператора, виде;
• распределение полученных результатов в ячейки – алгоритм, предназначенный для заполнения ячеек таблицы значениями, ранее преобразованных сигналов, в заданном порядке;
• расчет и оценка словесной разборчивости – процесс, реализованный по средствам формул из раздела 1.3 и программного обеспечения Microsoft Excel с целью определения уровня словесной разборчивости;
• передача результатов расчета в интерфейс оператора необходима для оперативного отображения значений, полученных расчетным и экспериментальным путями, и дальнейших действий оператора;
• сохранение результатов измерений – выполнение этой операции необходимо для выполнения дальнейших расчетов и составления отчетной документации.
  1. Проектирование автоматизации измерений акустических и виброакустических преобразований

Комплексы ZETLab и ZETView включают в себя следующие компоненты:

• • • анализ сигналов;
    • измерения;
    • отображение;
    • генераторы;
• регистрация;
• автоматизация;
• настройки.

SCADA-система ZETView имеет 2 режима разработки: интерфейс проектирования и интерфейс оператора. Основное отличие заключается в том, что в интерфейсе оператора настраивается внешний вид проекта, а в интерфейсе проектирования отображаются линии связей между компонентами.

Проект для измерений акустических виброакустических сигналов должен включать в себя: генератор синусоидального сигнала, микрофон, виброметр, анализатор спектра, таблицы для записи результатов и вспомогательные элементы для правильных расчетов.

Интерфейс в режиме проектирования изображен на рисунке 16, подробное описание схемы, разбитой на блоки приведено в разделе 3.5. Интерфейс оператора изображен на рисунке 17.

Данный комплекс предназначен для измерения 5 октав, однако, проектом предусмотрено до 7 октав.

Синусоидальный сигнал (рис. 18) компонент, который позволяет генерировать гармонический сигнал по заданным параметрам: амплитуде, частоте и смещению постоянной составляющей. Для работы компонента необходимо наличие физического ZET-устройства, содержащего ЦАП, подключенного к ПК.

Компоненты Excel являются составным блоком. Несмотря на то, что компоненты "Документ Excel", "Страница Excel" и "Ячейка Excel" имеют входные и выходные контакты одного типа, с этих контактов поступают разнящиеся данные. С компонента "Документ Excel" поступает указатель на книгу, а с компонента "Страница Excel" указатель на страницу. Поэтому нельзя соединить "Документ Excel" и "Ячейка Excel" напрямую (рис.19). Таблица Exel необходима для того, чтобы сохранять результаты измерений.

Также в проекте есть множество вспомогательных элементов, таких как кнопки, цифровые индикаторы, таймеры, селекторы, отвечающих за правильную обработку сигналов и вывод информации для оператора системы. Помимо них в проекте используются умножители, сложители и вычитатели, константы. Они необходимы для правильного согласования элементов на схеме. Так же имеется возможность выбора файла, в который будут сохранены результаты работы программы.

Принцип обработки сигналов:

Производится настройка и установка комплекса в соответствии с инструкцией по применению.

Частоты, на которых работает микрофон (виброметр) и генератор синусоидального сигнала, заранее заданы, это 250Гц, 500Гц, 1000Гц, 2000Гц, 4000 Гц.

Микрофон МПА-201 или виброметр АР98 подключаются к измерительному каналу и данные с него поступают на узкополосный спектр, для наглядного отображения звукового сигнала (в дБ). С микрофона (виброметра) сигнал поступает на цифровой индикатор в режиме оператора, а результаты заносятся в Excel файл для последующей обработки.

Рисунок 16 – Интерфейс в режиме проектирования, разбитый на блоки

Рисунок 17 – Интерфейс оператора

Рисунок 18 – Синусоидальный сигнал

Рисунок 19 – Общий вид компонентов Excel в режиме проектирования

В Excel файле происходит расчет словесной разборчивости в соответствии с формулой 1.24.

Далее расчеты передаются следующему специалисту и происходят дальнейшие расчеты.

3.3 Применение комплекса

Рассмотрим подробнее интерфейс в режиме проектирования, разбитый на блоки (рис.16).

выбор контрольной точки, смещение по ячейкам (рис. 20);

Рисунок 20 - Выбор контрольной точки, смещение по ячейкам

Этот узел необходим для переключения между контрольными точками (имеется возможность использования селекторов (вверх и вниз) или ввод номера контрольной точки оператором вручную), индикации номера выбранной контрольной точки, выполняется смещение на заданное количество ячеек по Excel файлу для удобного восприятия и дальнейшей обработки полученных значений. Константы задают количество строк в таблицы, на которое необходимо перейти при записи значений. На вход подается номер контрольной точки, на выходе получаем корректное смещение при заполнении итоговой таблицы полученными значениями.

выбор файла (рис. 21);

Рисунок 21 - Выбор файла

Блоки узла выбора файла выполняют роль выбора удобной для пользователя директории, в которой хранится Exсel файл, в который будут заноситься результаты измерений, и из которого будут браться значения для дальнейшего отображения в окне программы. Кнопки необходимы для выбора файла, подключении его к программе, сохранении значений. На вход подается файл, в который будет производиться запись измерений, на выходе страница, в которую будет производиться запись значений, и дальнейшее сохранение файла.

Документ Excel компонент, используется для подключения Excel-документа к проекту, на выходе передает указатель на Excel-файл со специального контакта.

Страница Excel компонент, используется для получения указателя на необходимую страницу Excel-файла, так же имеет функцию печати выбранной страницы.

Заполнение ячеек таблицы (рис. 22).

Узел заполнения ячеек таблицы необходим для занесения измеренных значений в заранее указанные ячейки, для дальнейшего удобства каждый модуль подписан соответствующим значением частоты, на которой были произведены измерения.

Рисунок 22 - Заполнение ячеек таблицы

Менеджеры свойств необходим для организации смещения записываемых значений в ячейки.

Ячейка Excel компонент, используется для записи данных в указанную ячейку.

- Измерительный канал, индикация (текущих) полученных значений (рис. 23).

Рисунок 23- измерительный канал, индикация (текущих) полученных значений

Данный блок элементов содержит в себе измерительный канал, необходимый для выбора измерительного устройства (микрофон или виброметр), долеоктавный спектр передает измеренные значения в массивы, для каждого массива своя константа с номером гармоники соответствующим измеряемой частоте, далее преобразованные измеренные значения выводятся на цифровые индикаторы. Долеоктавный спектр разбивает полученный сигнал на спектры.

• Индикация расчетных значения словесной разборчивости (рис. 24).

Этот узел берет в Excel документе в заданной ячейке значение уровня словесной разборчивости и выводит его на цифровой индикатор. Расчет производится в процессе заполнения ячеек значениями полученными опытным путем.

Рисунок 24 - Индикация расчетных значения словесной разборчивости

• Отображение полученных измерений (рис. 25).

Этот блок состоит из индикаторов, которые отображают полученные измерения. Первый столбец отображает уровень сигнал+шум, второй столбец отображает уровень окружающих шумов, третий столбец заполняется при наличии акустического средства защиты информации.

• Получение данных из ячеек таблицы (рис. 26).

Элементы, стоящие в первой строке (ячейки таблицы) передают на индикаторы уровни сигнал+шум измеренные ранее, элементы, стоящие в третьей строке (ячейки таблицы) передают на индикаторы уровни окружающего шума, измеренные ранее, элементы, стоящие в пятой строке (ячейки таблицы) передают на индикаторы измеренные уровни работы акустического средства защиты информации (если такое имеется). Остальные элементы необходимы для корректного переключения между контрольными точками.

Рисунок 25 - Отображение полученных измерений

Рисунок 26 - Получение данных из ячеек таблицы

Вывод по третьему разделу

В данном разделе были рассмотрены преимущества программного обеспечения от компании «Электронные технологии и метрологические системы» и основные этапы разработки SCADA проекта.

Описана логика работы блоков комплекса.

Подробно описаны блоки из которых состоит разработанная система. Показано применение комплекса, с реальными измерениями.

SCADA-система ZETView достаточно проста в управлении. В целом проект получился в меру информативным, точным и интуитивно понятным к пользователю, однако, ещё есть над чем поработать.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе была спроектирована автоматизированная система, которая поможет организации-лицензиату в проведении аттестационных мероприятий. Данная система сократит предприятию большое количество часов, затраченных работником на измерения, и подсчет результатов.

В процессе написания данной работы были достигнуты следующие цели:

• изучены физические основы возникновения технического канала утечки речевой информации, приведен инструментально-расчетный метод для оценки разборчивости речи;
• проанализирован рынок на предмет аппаратуры для проведения оценки защищенности по акустическому и виброакустическому каналам утечки информации;
• рассмотрено несколько комплексов для проведения измерений акустического и виброакустического каналов утечки информации;
• был разработан план, по которому будет строиться программно-аппаратный комплекс;
• был сделан выбор в пользу оборудования фирмы «Электронные технологии и метрологические системы» по ряду причин;
• сформирован макет комплекса;
• разработано программное обеспечение;
• разработано руководство пользователя по созданной системе.

Исходя из сравнения поставленных и выполненных целей, можно сделать вывод, что была проведена комплексная работа, по созданию программно-аппаратного комплекса. Были рассмотрены множество вариантов и сделан выбор в пользу лучшего решения.

Считаю, что поставленные задачи были выполненные качественно и в полной мере.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Акустика: справочник; под ред. М.А.Сапожкова. – 2-е изд., перераб. и доп. М. Радио и связь, 2018. -336с. URL:

• 1. Справочник по радиоэлектронным устройствам. В 2 т. Т. 2. / Варламов Р.Г., Додик С.Д., Иванов-Цыганов А.И. и др. – М.: Энергия, 2017. – 328 с.
  2. Техническая акустика транспортных машин/ Под ред. Н.И. Иванова. – СПБ.: Политехника, 2017. – 365 с.
  3. Съем информации по виброакустическому каналу (подготовлена экспертной группой компании «Гротек»)// Системы безопасности связи и телекоммуникаций. 2016. № 5.
  4. Бузов, Г.А. Защита от утечки информации по техническим каналам: учебное пособие / Г.А. Бузов, С.В. Калинин, А.В. Кондратьев. М.: Горячая линияТелеком, 2015. – 225 с.
  5. Покровский Н.Б. Расчет и измерение разборчивости речи. – М.: Гос. Издательство литературы по вопросам связи и радио, 2016. – 392 с.
  6. Некоторые методические подходы к оценке эффективности защиты речевой информации. / ЖелезнякВ.К., Макаров Ю.К., Хорев А.А. – 2016.
  7. СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах». URL: http://www.garant.ru/prod- ucts/ipo/prime/doc/71362000/ (дата обращения: 15.04.2018).
  8. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронновычислительным машинам и организации работы». URL: http://base.garant.ru/4179328/ (дата обращения: 16.04.2018).
  9. Постановление Правительства РФ от 25.04.2012 N 390 (ред. от 30.12.2017) «О противопожарном режиме». URL: http://base.garant.ru/70170244/ (дата обращения: 16.04.2018).
  10. СП 9.13130.2009 «Техника пожарная. Огнетушители. Требования к эксплуатации». URL: http://base.garant.ru/195662/ (дата обращения: 16.04.2018).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Руководство по эксплуатации

Для того, чтобы измерить уровень словесной разборчивости необходимо выполнять данное руководство.

1. Расположить аппаратные средства согласно инструкции.
2. Подключить анализатор спектра к ПЭВМ при помощи USB кабеля.
3. Включить ПЭВМ.
4. Убедиться в том, что файл «Пустая таблица.xls» не содержит значений с предыдущих измерений, для этого его необходимо открыть его (нажать дважды левой кнопкой мыши по файлу) и посмотреть на ячейки, в которые записываются значения сигнал+шум, шум, СЗИ. Закрыть файл.

Список необходимых для работы комплекса файлов.

1. Запустить программу «Расчет словесной разборчивости.exe» нажав на нее дважды левой кнопкой мыши.
2. При открытии программа потребует указать директорию, в которой хранится файл «Пустая таблица.xls» и выбрать его нажав дважды левой кнопкой мыши по нему.

Выбор директории файла

1. Далее откроется окно программы.

Окно программы (интерфейс оператора)

1. Необходимо подключить файл, нажав левой кнопкой мыши кнопку «Файл отключен», кнопка поменяет цвет на зеленый и будет называться «Файл подключен».
2. Выбрать измерительное устройство (MPA201 или AP98) нажав левой кнопкой мыши на кнопку «MPA201» в левом верхнем углу.
3. Ввести название контрольной точки в белое поле, затем нажать левой кнопкой мыши на кнопку «Переименовать». Рядом с номером измеряемой точки отобразится введенное имя контрольной точки.
4. Установить треугольный маркер в положение «Сигнал+шум».
5. Включить измерительный комплекс нажав левой кнопкой мыши на красную кнопку «Выкл». Кнопка меняет свой цвет на зеленый, название кнопки меняется на «Вкл».
6. Произвести измерения уровня сигнал+шум.
7. Приостановить измерения нажав левой кнопкой мыши кнопку «Вкл».
8. Сохранить результаты измерения нажав на кнопку левой кнопкой мыши «Сохранить изменения».

Результаты измерений уровня сигнал+шум

1. Перевести треугольный маркер в положение «Шум».
2. Включить измерительный комплекс нажав левой кнопкой мыши на красную кнопку «Выкл». Кнопка меняет свой цвет на зеленый, название кнопки меняется на «Вкл».
3. Произвести измерения уровня шума.
4. Приостановить измерения нажав левой кнопкой мыши кнопку «Вкл».
5. Сохранить результаты измерения нажав на кнопку левой кнопкой мыши «Сохранить изменения».

Результаты измерений уровня шума

1. При наличии акустического средства защиты информации, необходимо произвести измерения уровня звукового давления со включенным СЗИ. При отсутствии перейти к пункту 26. Для этого, необходимо перевести маркер в положение «СЗИ».
2. Включить измерительный комплекс нажав левой кнопкой мыши на красную кнопку «Выкл». Кнопка меняет свой цвет на зеленый, название кнопки меняется на «Вкл».
3. Произвести измерения уровня звукового давления со включенным СЗИ.
4. Приостановить измерения нажав левой кнопкой мыши кнопку «Вкл».
5. Сохранить результаты измерения нажав на кнопку левой кнопкой мыши «Сохранить изменения».
6. Для измерения следующей контрольной точки необходимо изменить номер измеряемой точки и повторить выполнение пунктов 9 – 25 до тех пор, пока не закончатся контрольные точки.
7. Результаты измерений сохранены в файле «Пустая таблица.xls».

Режим измерения СЗИ