63950 (589072), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Уровень по звуковому давлению в децибелах для воздуха определяют относительно звукового давления по величине, соответствующей нулевому значению уровня интенсивности для удельного акустического сопротивления равного 400 кг/м²с, то есть уровень определяется выражением

L_Р = 20lg (Р/Р₀) = 20lg (Р_Па/210^-5),

где Р₀ = 210^-5 Па – условное действующее значение для нулевого уровня по звуковому давлению, Р_Па – действующее значение звукового давления, Па.

Человеческая речь представляет собой шумоподобный акустический сигнал, несущий амплитудную и частотную модуляцию [1]. Основная энергия акустических колебаний речевого сигнала заключена в диапазоне 70 Гц - 7 кГц, причем более 95% смысловой информации размещается в более узком диапазоне - 200 Гц - 5 кГц. Акустические колебания выше и ниже этих частот несут информацию об эмоциях и личности говорящего (устный почерк), способствует узнаваемости и несколько повышают разборчивость речи в условиях повышенных шумов.

Динамические характеристики разговорной речи весьма различны и во многом зависят от внешних условий, в которых находится говорящий. Так, спокойный, доверительный разговор, ведущийся собеседниками, находящимися рядом друг с другом, происходит обычно с уровнем порядка 55 дБ (звуковое давление); выступление в зале, а нередко и разговор по телефону около 75 дБ. При этом динамический диапазон речи также меняется в довольно широких пределах 25-45 дБ.

Акустические колебания, распространяющиеся в помещении, падают на ограждающие конструкции, в основном отражаются от них, а частично взаимодействуют с ними, вызывая соответствующие колебания конструкций, и распространяются далее в виде вибрационных колебаний. Вследствие добротности большинства строительных материалов, вибрационные колебания, вызванные речевым сигналом, могут быть приняты на значительном удалении от места проведения разговора. В этой связи следует отметить два важных аспекта. Во-первых, степень проникновения акустической энергии из воздушной среды в твердое тело зависит от соотношения акустических сопротивлений этих сред:

~C12C2, (1.1)

где 1 и 2 - плотность материала строительной конструкции и воздуха;

C1 и C2 - скорость звука в материале строительной конструкции и воздухе.

Это положение имеет простое и практически важное следствие, которое получило в строительной акустике название «закон массы» - чем больше масса единицы площади конструкции, тем меньше вибрационные колебания, вызванные звуком, или, проще говоря, чем толще стена, тем выше звукоизоляция.

Высокие акустические характеристики строительных конструкций создают хорошие условия для распространения вибраций, вызванных прочими источниками, такими как уличные шумы, протекание воды в системах отопления, шаги, хлопки дверей, работа бытовой аппаратуры и т. д., что создает при приеме речевой информации, распространяющейся по строительным конструкциям, комплекс так называемых структурных помех.

Следует отметить, что спектры структурных помех имеют, как правило, спадающий в сторону высоких частот характер и близки к спектрам вибраций речевых сигналов.

Уровень структурных помех в здании и величина звукоизоляции выделенного помещения являются основными факторами, определяющими возможность перехвата информации по акустическому и виброакустическому каналу.

1.3 Сущность электроакустического канала утечки речевой информации

Некоторые элементы ВТСС, в том числе электромагниты вторичных электрочасов, звонков телефонных аппаратов, дроссели ламп дневного света и т.п., обладают свойством изменять свои параметры (емкость, индуктивность, сопротивление) под действием акустического поля, создаваемого источником акустических колебаний. Изменение параметров приводит к появлению на данных элементах электродвижущей силы (ЭДС), изменяющейся по закону воздействующего информационного акустического поля. Например, акустическое поле, воздействуя на якорь электромагнита вызывного телефонного звонка, вызывает его колебание. В результате чего изменяется магнитный поток сердечника электромагнита. Изменение этого потока вызывает появление ЭДС самоиндукции в катушке звонка, изменяющейся по закону изменения акустического поля.

ВТСС, кроме указанных элементов, могут содержать непосредственно электроакустические преобразователи. К таким ВТСС относятся некоторые датчики пожарной сигнализации, громкоговорители ретрансляционной сети и т.д. Эффект электроакустического преобразования акустических колебаний в электрические, называют "микрофонным эффектом". Причем, из ВТСС, обладающих "микрофонным эффектом", наибольшую чувствительность к акустическому полю имеют абонентские громкоговорители и некоторые датчики пожарной безопасности, датчики разбития стекла.

1.4 Особенности спектров речевых сигналов

Акустический сигнал от первичного источника звука, как правило, имеет непрерывно изменяющиеся форму и состав спектра. Эти спектры могут быть дискретными, сплошными и смешанными, высокочастотными и низкочастотными [1].

В практике часто приходится иметь дело с энергетическим спектром сигнала. Под ним подразумевается огибающая квадратичных значений амплитуд частотных составляющих сигнала (для дискретных спектров) или плотности спектра квадрата амплитуд А²(х) (для сплошных спектров). Последняя будет представлять собой спектральную плотность по интенсивности

J() = kA²(), (1.2)

т. е. спектральной плотностью называют интенсивность звука в полоске частот равной 1 Гц, т. е. спектральная плотность

J = I_f / f, (1.3)

где I_f – интенсивность, измеренная в узкой полоске частот f = 1Гц.

Для удобства введена логарифмическая мера оценки плотности спектра аналогично оценке по уровню интенсивности. Эта мера называется уровнем спектральной плотности, или спектральным уровнем. Спектральный уровень

B = 10lg (J / I₀) = 10lg J_Вт + 120 ,(1.4)

где I₀ = 10 ^–15 Вт / м² - условное (нормированное) значение, аналогичное для оценки уровня интенсивности. Размерность J выражается в единице на герц (Гц ^-1).

Часто для представления спектра вместо спектральной плотности пользуются интенсивностью или звуковым давлением, измеренными в октавной, полуоктавной или третьоктавной полосе частот (октава представляет собой частотный интервал, для которого отношение крайних частот равно 2), и соответственно определяют уровни в этих полосах. В этом случае спектральный уровень

B = 10lg (I_окт / f_октI₀) = 20lg (p_окт / p₀) - 10lg f_окт, (p₀ = 210^-5 Па) ,(1.5)

а уровень в октавной полосе

L_окт = 10lg (I_окт / I₀) = 20lg (p_окт / p₀), (1.6)

где f_окт – ширина соответствующей октавной полосы. Вычитая (1.6) из (1.5), имеем

L_окт – B = 10lg f_окт ,(1.7)

то есть разность между линейным и октавным анализом определяется, логарифмом от октавной полосы.

1.5 Способы анализа спектральных характеристик

В настоящее время существует несколько различных способов анализа спектральных характеристик речевого сигнала. Остановимся на линейном, октавном и третьоктаном анализе [1].

Линейный анализ - это исследование спектра с полосой пропускания одинаковой ширины во всем диапазоне частот. Октавный и третьоктавный анализ – исследование спектра с полосой пропускания, имеющей одинаковую относительную ширину полосы пропускания, то есть отношение f/f₀ постоянно во всем диапазоне частот (f - полоса пропускания, f₀ - средняя частота полосы). Это означает, что абсолютная ширина полосы пропускания для октавного и третьоктавного анализа тем выше, чем выше средняя частота. Международными рекомендациями и ГОСТ 17168-71 установлены номиналы средних частот:

• для октавного анализа средние частоты определяются по формуле

f_ср.п = 10^{3n / 10} (Гц), (1.8)

где –1 n 14, то есть всего 16 полос;

нижние частоты октавной полосы – ;

верхние частоты октавной полосы – .

для третьоктавного анализа средние частоты определяются по формуле

f_ср.п = 10 ^{n / 10} (Гц), (1.9)

где –4 n 43, то есть всего 48 полос;

нижние частоты октавной полосы – ;

верхние частоты октавной полосы – .

Исследование спектральных характеристик в октавных полосах используется для определения эффективности принятых мер защиты информации в соответствии с требованиями Гостехкомиссии России.

Линейный и третьоктавный анализы предназначены для более детального исследования спектра сигналов и помех.

1.6 Основные критерии защищенности каналов утечки речевой информации

Защита речевой информации является одной из важнейших задач в общем комплексе мероприятий по обеспечению информационной безопасности объекта или учреждения.

Для ее перехвата предполагаемый «противник» (лицо или группа лиц, заинтересованных в получении информации) может использовать широкий арсенал портативных средств акустической речевой разведки, позволяющих перехватывать речевую информацию по прямому акустическому, вибрационному, акустоэлектрическому и оптико-электронному каналам, к основным из которых относятся [3]:

• портативная аппаратура звукозаписи (малогабаритные диктофоны, магнитофоны и устройства записи на основе цифровой схемотехники);

• направленные микрофоны;

• электронные стетоскопы;

• электронные устройства перехвата речевой информации (закладные устройства) с датчиками микрофонного и контактного типов с передачей перехваченной информации по радио, оптическому (в инфракрасном диапазоне длин волн) и ультразвуковому каналам, сети электропитания, телефонным линиям связи, соединительным линиям вспомогательных технических средств или специально проложенным линиям;

• оптико-электронные (лазерные) акустические системы и т.д. Портативная аппаратура звукозаписи и закладные устройства с датчиками микрофонного типа (преобразователями акустических сигналов, распространяющихся в воздушной и газовой средах) могут быть установлены при неконтролируемом пребывании физических лиц («агентов») непосредственно в выделенных (защищаемых) помещениях. Данная аппаратура обеспечивает регистрацию речи средней громкости при удалении микрофона на расстояние до 10-15 м от источника речи [3].

Электронные стетоскопы и закладные устройства с датчиками контактного типа позволяют перехватывать речевую информацию без физического доступа «агентов» в выделенные помещения. При этом датчики закладных устройств наиболее часто устанавливаются вблизи мест возможной утечки речевой информации:

• микрофонного типа (в выходах кондиционеров и каналах систем вентиляции);

• контактного типа (преобразователи виброакустических сигналов, распространяющихся по строительным конструкциям зданий, инженерным коммуникациям и т. п.) (на наружных поверхностях зданий, на оконных проемах и рамах, в смежных (служебных и технических) помещениях за дверными проемами, ограждающими конструкциями, на перегородках, трубах систем отопления и водоснабжения, коробах воздуховодов вентиляционных и других систем).

Экспериментальные исследования показали, что с использованием данных средств разведки обеспечивается перехват речевой информации с высоким качеством через ограждающие конструкции в железобетонных зданиях через 1-2 этажа, по трубопроводам через 2-3 этажа и по вентиляционным каналам на расстоянии до 20-30 м [4].

Применение для ведения разведки направленных микрофонов и оптико-электронных (лазерных) акустических систем не требует проникновения «агентов» не только в выделенные и смежные с ними помещения, но и на охраняемую территорию объекта. Разведка может вестись из соседних зданий или автомашин, находящихся на автостоянках, прилегающих к зданию.

С использованием направленных микрофонов возможен перехват речевой информации из выделенных помещений при наличии открытых оконных проемов (форточек или фрамуг) в условиях города (на фоне транспортных шумов) на расстояниях до 50 м [I]. За городом при оптимальных условиях дальность разведки может составлять до 80-100 м днем и до 200 м в ночное время.

Максимальная дальность разведки с использованием оптико-электронных (лазерных) акустических систем, снимающих информацию с внутренних стекол, составляет 150-200 м в городских условиях (наличие интенсивных акустических помех, запыленность атмосферы) и до 500 м в загородных условиях [5].

Защита речевой информации достигается проектно-архитектурными решениями, проведением организационных и технических мероприятий, а также выявлением электронных устройств перехвата информации.

Использование тех или иных методов и средств определяется характеристиками объекта защиты и аппаратуры разведки, условиями ее ведения, а также требованиями, предъявляемыми к эффективности защиты акустической (речевой) информации.

Для оценки защищенности каналов утечки информации используются два критерия: энергетический и смысловой.

Энергетическим показателем является распределение отношений "сигнал / шум", дБ, в октавных полосах частот в контрольных точках для нормированного энергетического спектра речевого сигнала.

Смысловым критерием является словесная разборчивость речи - относительное или процентное количество принятых специально тренированными слушателями (артикулянтами) слов из общего количества переданных по тракту.

Для оценки разборчивости речи целесообразно использовать инструментально-расчетный метод, основанным на результатах экспериментальных исследований, проведенных Н. Б. Покровским. [3] Суть этого метода заключается в следующем.

Характеристики

Список файлов ВКР