Программно-аппаратные комплексы радио-, радиотехнической разведки
Существенное преимущество перед остальными получают сканерные приемники, имеющие возможность работы под управлением компьютера. Созданные на их базе программно-аппаратные комплексы по своим возможностям практически не отличаются от специальных комплексов РРТР. Использование внешней ПЭВМ с программным обеспечением позволяет решать широкий класс задач радио-, радиотехнической разведки и контроля в автоматизированном режиме, существенно расширив возможности самого приемника, а также реализовать совершенно новые функции и режимы [6].
Высокая степень автоматизации позволяет проводить поиск, обнаружение, распознавание и регистрацию сигналов РЭС, а также перехват и регистрацию сообщений, передаваемых по каналам радиосвязи. Комплексы позволяют проводить анализ радиоэлектронной обстановки (РЭО) по районам применения, вести базу РЭС и использовать ее для эффективного обнаружения новых РЭС, в том числе при кратковременных сеансах их работы (например, мобильных и сотовых систем связи).
Малый вес и габариты комплексов в сочетании с универсальным питанием (12В, 220 В), встроенные батареи позволяют работать с ними в салоне автомобиля, в стационарных и полевых условиях.
В основном используются программно-аппаратные комплексы, построенные на базе сканерных приемников фирмы A.O.R. ltd (Япония): AR-5000, AR-3000A, AR-8000, AR-2700 и фирмы Icom (Япония): IC-7100, IC-8500, IC-9000 и т.п. К ним относятся программно-аппаратные комплексы типа АВАНГАРД (АРК-ПА2), КРОНА (АРК- ПК2), ARS-NB, НП-11СМ-2, НП-11С-3, КРК-П2 и др. [34,36].
На рис. 3.17 представлен портативный программно-аппаратный комплекс радиоразведки на базе сканерного приемника AR-3000.
Коротко рассмотрим возможности данных комплексов. Программно-аппаратный комплекс быстрого панорамного анализа радиочастотного спектраАВАНГАРД (АРК-ПА2) предназначен для анализа загрузки частотного диапазона, а также спектров отдельных сигналов, регистрации данных на жесткий диск, обработки накопленной информации и решения различных задач радио-, радиотехнической разведки в мобильном и стационарном вариантах.
Рис. 3.17. Программно- аппаратный комплекс радио разведки на базе портативного сканерного приемника AR-3000A и персонального компьютера "Notebook"
В состав комплекса входят:
• радиоприемное устройство AR-3000A;
• блок быстрого панорамного анализа;
• ПЭВМ типа IBМ-РС 386 и более поздних моделей с видеоадаптером VGA;
• программное обеспечение.
Использование специального блока быстрого панорамного анализа позволяет увеличить скорость анализа радиодиапазона и точность получаемых результатов примерно в сто раз по сравнению с обычным радиоприемником AR-3000A. Программа обработки создаваемых архивов позволяет воспроизвести в динамике радиоэлектронную обстановку за контролируемый период и получить практически любые статистические результаты по каждому обнаруженному сигналу: гистограммы распределения амплитуды и длительности сеанса, паузы между сеансами, графики текущей амплитуды, загруженности радиоканалов, коэффициент корреляции с другими радиосигналами по признакам двухчастотных симплексных или дуплексных радиосетей и др.
Комплекс позволяет вести разведку в диапазоне от 25 до 2000 МГц. При этом ширина диапазона панорамного анализа составляет от 3 до 30 МГц. Точность определения несущей частоты немодулированного сигнала по входу промежуточной частоты- не хуже 2 кГц, а динамический диапазон уровней входных сигналов блока панорамного анализа- не менее 50 дБ при чувствительности аппаратуры не хуже 1 мкВ. Скорость панорамного анализа при отображении на экране монитора не менее 4 МГц/с, а при записи на жесткий диск без отображения - не менее 5 МГц/с [36].
В комплексе реализованы два основных режима работы [36]:
• ПАНОРАМНЫЙ АНАЛИЗ РАДИОДИАПАЗОНА;
• ОБРАБОТКА НАКОПЛЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ. В режиме ПАНОРАМНЫЙ АНАЛИЗ РАДИОДИАПАЗОНА комплекс позволяет осуществлять:
• управление работой аналого-цифрового преобразователя (АЦП), процессора ADSP-2101 и приемника AR-3000A;
• анализ спектров сигналов РЭС в анализируемом радиодиапазоне;
• запись результатов панорамного анализа в виде файла на жесткий диск ПЭВМ.
В режиме ОБРАБОТКА НАКОПЛЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ комплекс производит обработку файлов данных панорамного анализа и позволяет осуществлять:
• просмотр загрузки радиочастотного диапазона во времени;
• анализ временных и статических взаимосвязей между выбранным и остальными сигналами;
• поиск сигналов РЭС в заданном частотном диапазоне (полосе наблюдения);
• формирование протоколов и распечатку получаемых диаграмм.
Все операции в комплексе выполняются под управлением ПЭВМ с помощью простой в освоении программы.
Программно-аппаратный комплекс радиоконтроля ARS-NBпредназначен для анализа загрузки частотного диапазона и автоматического контроля УКВ- радиосетей (радионаправлений) и сотовых систем связи с записью на жесткий диск ПЭВМ панорамы загрузки радиочастотного спектра, несущих частот РЭС, времени обнаружения, длительности и относительного уровня, а также детектирования речевых сигналов. Записанные на жесткий диск данные можно вывести на экран монитора, а речевые сигналы прослушать через головные телефоны или громкоговоритель.
В состав комплекса входят [36]:
• радиоприемное устройства (РПУ) AR-3000A;
• контролер ввода информации от РПУ в ПЭВМ типа IBM-PC 286 и более поздних моделей с монитором VGA;
• программное обеспечение.
В комплексе реализовано четыре основных режима работы:
• ПРИЕМ;
• ПАНОРАМА;
• СКАНИРОВАНИЕ;
• АРХИВ.
В режиме ПРИЕМ реализуются стандартные функции приемника на частотах от 100 кГц до 2 ГГц [36]: контроль фиксированной частоты; просмотр заданных диапазонов частот, номиналов частот, совокупностей номиналов и диапазонов частот. В режиме ПАНОРАМА ПЭВМ осуществляет перестройку радиоприемного устройства в рабочем диапазоне с заданным шагом. При этом ширина диапазона при шаге 12,5 кГц составляет 3,5 МГц, а при шаге 180 кГц - до 50 МГц [36]. При обнаружении сигналов измеряется их уровень. Синхронно с перестройкой радиоприемного устройства на экране монитора отображается загрузка рабочего диапазона частот в координатах "время-частота" и "амплитуда-частота" с записью этой информации на жесткий диск ПЭВМ для последующего анализа.
В режиме СКАНИРОВАНИЕ ПЭВМ осуществляет перестройку радиоприемного устройства со скоростью 23 канала в секунду в рабочем диапазоне с заданным шагом [36]. При обнаружении сигнала измеряется его уровень и осуществляется детектирование в течение фиксированного (в соответствии с заданием) интервала времени. Детектированный сигнал в цифровом виде записывается на жесткий диск одновременно с кодом частоты настройки РПУ, времени обнаружения, длительности и амплитуды (относительного уровня). Затем процесс сканирования продолжается.
Режим АРХИВ обеспечивает воспроизведение на экране монитора записанной на жесткий диск информации в режимах Панорама и Сканирование, а также прослушивание записанных детектированных сигналов.
Программно-аппаратный комплексНП-11С предназначен для автоматизированного радиоконтроля и разведки со стационарного пункта.
В состав комплекса входят [36]:
• радиоприемное устройства AR-3000A (модифицированное с выходом ПЧ - 10,7 МГц);
• стационарная широкодиапазонная антенна;
• ПЭВМ типа IBM-PC 386 и более поздних моделей с монитором VGA;
• интерфейс для подключения ПЭВМ;
• программное обеспечение ("Sedif);
• кассетный магнитофон, управляемый через сканирующий приемник.
Программное обеспечение“Sedif PRO” позволяет решать следующие задачи радио-, радиотехнической разведки [36]:
• обнаружение и распознавание сигналов РЭС, выявление частот, используемых РЭС различного назначения, и особенности их работы;
• анализ индивидуальных особенностей спектров сигналов отдельных РЭС в интересах решения задачи их распознавания;
• выявление и анализ побочных электромагнитных излучений, возникающих при работе средств электронно-вычислительной техники, связи, оргтехники и т.п.;
• анализ данных по радиоэлектронной обстановке в точке приема, интенсивности использования фиксированных частот и работы отдельных РЭС;
• перехват и регистрацию сообщений, передаваемых по каналам радиосвязи и т.д.
В программе"Sedif-PRO” реализованы пять основных режимов работы [36]: ПАНОРАМА, ЧАСТОТОГРАММА , ПРИЕМНИК, ФОНОТЕКА и ОСЦИЛЛОГРАФ.
В режиме ПАНОРАМА управляющая программа выполняет перестройку приемника с выбранным шагом и полосой пропускания в пределах заданной полосы обзора относительно выбранной центральной частоты и представляет результаты измерений уровней принимаемого сигнала на каждом шаге в форме панорамы (псевдоспектра) частот в координатах '"уровень-частота". Обеспечивается возможность слухового контроля, автоматической записи информации на жесткий диск, формирования до 100 "режекторных" фильтров, быстрого изменения масштабов амплитудно-частотного окна, получения результатов с накоплением максимальных, минимальных или усредненных значений уровня сигнала за несколько измерений на каждом шаге.
Данный режим необходим для первичного анализа спектра шумов и сигналов в заданных частотных диапазонах, выбора оптимального порога, оценки загруженности диапазонов, а также анализа амплитудно-частотных характеристик (спектров) отдельных сигналов. С помощью манипулятора "мышь" приемник легко настраивается на любой сигнал в пределах полосы обзора. Реализация режима вычитания текущей панорамы из сохраненной ранее обеспечивает гарантированное обнаружение новых сигналов даже при большой загруженности частотных диапазонов. Любая панорама может быть сохранена в архиве с соответствующими комментариями, вызвана на экран и распечатана на принтере (рис. 3.18).
В данном режиме работы также возможно сканирование с автоматическим смещением центральной частоты на один шаг влево или вправо ("ползущая" Панорама). Для оптимальной визуализации спектра обнаруженных сигналов оператор может быстро изменять масштабы амплитудно-частотного окна, использовать режим "многократной лупы", получить результат с накоплением максимальных, минимальных и усредненных значений уровня сигналазанесколько измерений на каждом шаге [36].
На рис. 3.19 ... 3.21 представлены спектры сигналов некоторых РЭС [б].
Включенный режим ОЖИДАНИЯ автоматически останавливает приемник на обнаруженном сигнале, превысившем установленный оператором уровень, позволяя провести слуховой контроль или автоматически включить на запись магнитофон. Сканирование может быть продолжено или по истечении установленного времени, или после пропадания сигнала, или по команде оператора. С целью сокращения времени сканирования путем исключения ненужных поддиапазонов частот (например, сигналов радио- и телевизионных станций) возможно формирование до ста режекторных фильтров [36].
Использование в режиме ПАНОРАМА двух частотных и двух уровневых маркеров позволяет быстро определить разностные значения частот и уровней двух сигналов ( рис. 3.19).
Режим ЧАСТОТОГРАММА предназначен для временного анализа загруженности сетки частот с возможностью регистрации всех сеансов работы РЭС (по критерию превышения уровня сигнала заданного порога). Для каждой частоты устанавливается свой порог, полоса пропускания, вид детектора (вид модуляции) и ослабление (аттенюатор).
В каждой ЧАСТОТОГРАММЕ возможны сканирование и отображение наличия сигналов на 24 номиналах частот в течение времени до 36 ч, быстрое включение и исключение из списка сканируемых отдельных номиналов частот, их сортировка по определенным критериям, остановка на любой частоте для слухового контроля, анализ интенсивности работы РЭС с помощью двух маркеров времени и частоты [36]. Внешний вид экранного меню в режиме ЧАСТОТОГРАММА показан на рис. 3.22.
Оператор может создать библиотеку ЧАСТОТОГРАММ и включать их в задание для использования в нужной последовательности. Таким образом, число контролируемых частот не ограничивается количеством банков и ячеек памяти приемника [36].
Режим Приемник предназначен для сканирования в широком участке частотного диапазона с отображением обнаруженных сигналов в виде желтых точек на двухчастотном поле (рис. 3.23) [36]. На экране одновременно отображаются 1000 частот, начиная от заданного начального значения с шагом обзора (сканирования). Это позволяет, например, отобразить на экране монитора диапазон частот шириной 1000 МГц и разрешением по частоте 10 кГц.
Рис. 3.18. Вид экрана монитора ПЭВМ в режиме ПАНОРАМА
Рис. 3.19. Спектр сигналов передатчика с узкополосной частотной модуляцией (F1) широкополосной радиовещательной станции (F2)
Рис. 3.20. Спектр скремблированного (простая инверсия спектра) сигнала передатчика с узкополосной частотной модуляцией
Рис. 3.21. Спектр широкополосного цифрового (М-последовательность)сигнала
Рис. 3.22. Вид экрана монитора ПЭВМ в режиме ЧАСТОТОГРАММА
Рис. 3.23. Вид экрана монитора ПЭВМ в режиме ПРИЕМНИК
Все сигналы, обнаруженные в процессе работы в режимах ПАНОРАМА и ЧАСТОТОГРАММА , при переходе в режим ПРИЕМНИК будут также отображены на двухчастотном поле. Имеющаяся в режиме ПРИЕМНИК функция "лупы" позволяет увеличивать в 10 раз выбранный участок обзора 50-20 точек для точной настройки на отдельный сигнал [36].
В режиме ФОНОТЕКА осуществляется регистрация на жесткий диск ПЭВМ принимаемой звуковой информации или модулирующей функции радиотехнических сигналов и учет и обработка звуковых фонограмм. Имеется возможность проводить анализ принимаемых сигналов по осциллограммам. Встроенный конвертор аудиофайлов позволяет использовать программные и аппаратные средства обработки фонограмм других производителей.
Режим ОСЦИЛЛОГРАФ позволяет проводить визуальное исследование модулирующей функции радиотехнических сигналов в непрерывном или запоминающем режимах с частотой дискретизации до 40 кГц. Предусмотрено создание архива осциллограмм, сжатие/растяжка по горизонтали и вертикали, различные варианты запуска.
Процесс разведки и контроля может быть полностью автоматизирован путем создания и запуска на исполнениекомплексных заданий. Задание представляет собой совокупность заполненных диапазонов, панорам и фиксированных частот, сканирование или изменения в которых будут выполняться так же, как в автономных режимах ПРИЕМНИК и ПАНОРАМА, но без вмешательства оператора. Перед выполнением каждого пункта задания может быть включен режим ожидания. Каждое задание может содержать в себе в качестве одного из пунктов другое задание. Таким образом, оператор, определив оптимальный алгоритм решения той или иной задачи, может сформировать в архиве библиотеку заданий [36].
По результатам выполнения задания формируется отчет, который может быть отредактирован оператором и выведен на печать.
Наряду с “Sedif-PRO” для решения задач радио-, радиотехнической разведки может использоваться программа "Filing Она предназначена для работы в операционных системах Windows 3.1 или Windows 95 и позволяет использовать любой из имеющихся у пользователя сканирующих радиоприемников (AR-2700, AR-3000A, AR-5000, AR-8000, IC-R10, IC-R7100, IC-R8500 и IC-R9000 .
Программа обладает гибким, информативным интерфейсом, отображающим процесс работы комплекса, характеристики сигналов, промежуточные результаты их анализа и позволяющим квалифицированному оператору при желании самому проводить детальный анализ принимаемых сигналов по их спектральным составляющим, осциллограммам, корреляционным функциям и другим характеристикам. Данная особенность программы позволяет использовать ее и для решения широкого круга прикладных задач радио-, радиотехнической разведки. В число таких задач входит [36]:
• накопление данных о радиоэлектронной обстановке и обнаружение новых сигналов;
• контроль частот радиоэлектронных средств или систем радиосвязи с различными параметрами излучаемого сигнала (видом модуляции, шириной спектра, уровнем в точке приема и др.);
• оценка загрузки частотных диапазонов и интенсивности использования фиксированных частот;
• анализ индивидуальных особенностей спектра отдельного сигнала;
• выявление информативных электромагнитных излучений, возникающих при работе вычислительной техники, средств связи, оргтехники;
• перехват и регистрацию сообщений, передаваемых по каналам радиосвязи и т.д.
Важной особенностью программы является реализация концепции единого рабочего экрана, содержащего всю необходимую для работы информацию, что избавляет пользователя от необходимости открывать иерархическую систему окон.
Основные режимы работы [36]:
• НЕПРЕРЫВНЫЙ ПОИСК;
• ОДНОКРАТНЫЙ ПРОХОД;
• ФИКСИРОВАННАЯ ЧАСТОТА;
• СТОП НА СИГНАЛЕ;
• РАБОТА С АРХИВОМ И РАБОЧЕЙ БАЗОЙ ДАННЫХ;
• СЕРВИСНЫЕ ФУНКЦИИ.
Режим НЕПРЕРЫВНЫЙ ПОИСК является основным режимом при автоматической работе программы. Заданный диапазон частот просматривается циклически. После достижения конца диапазона происходит автоматический переход в его начало. Уровень -принимаемого сигнала отображается в виде спектрограммы. Обеспечиваются возможности автоматического сравнения обнаруженного сигнала с архивом, записи его в рабочую базу данных, запоминания контрольной фонограммы со слуховым контролем ее, автоматического предупреждения пользователя о выходе параметров сигнала за допустимые границы.
Параллельно с автоматическим просмотром заданного диапазона оператор может детально анализировать хранящиеся в рабочей базе сигналы, дополнять и корректировать хранящиеся сведения, перемещать их в архив или удалять.
Режим ОДНОКРАТНЫЙ ПРОХОД отличается от предыдущего только тем, что при достижении конца заданного диапазона происходит автоматическое выключение перестройки приемника с выдачей соответствующего сообщения пользователю. Режим полезен при первом запуске программы для набора начальной информации.
В режиме ФИКСИРОВАННАЯ ЧАСТОТА приемник не перестраивается, а постоянно "осматривает" окрестность заданной фиксированной частоты. Реализованы функции изменения масштаба постоянно снимаемой спектрограммы, записи ее в рабочую базу, прослушивания и запоминания фонограммы. Режим полезен при детальном аудиовизуальном анализе пользователем конкретных сигналов как в реальном времени, так и при работе с базой данных.
Режим СТОП НА СИГНАЛЕ не является самостоятельным, а используется совместно с первыми двумя. При его включении программа на каждом шаге сообщает пользователю о проведенной операции, полученном результате и просит подтверждения на выполнение следующего шага.
РЕЖИМ РАБОТЫ С АРХИВОМ позволяет оператору работать с ранее записанными данными, хранящимися в архиве и в рабочей базе данных. Реализован отбор записей по любой совокупности задаваемых параметров. Запоминаются и хранятся не только числовые параметры сигнала, но и набор его спектрограмм, а также контрольная фонограмма. Оператор может корректировать и дополнять хранящуюся в архиве информацию о сигнале, удалять записи и перемещать их из рабочей базы в архив.
СЕРВИСНЫЕ ФУНКЦИИ. Имеется возможность запоминать текущую панораму, полученную в ходе перестройки приемника, и использовать ее в дальнейшем при обнаружении новых сигналов. Любую контрольную фонограмму из рабочей базы или из архива можно переписать в заданный пользователем файл в стандартном формате WINDOWS. Информация о действиях оператора может быть представлена в любое время в виде отчета о работе.
Для записи и обработки аудиоинформации с разведывательных приемников используются обычные и цифровые магнитофоны. Например, цифровой магнитофон "Глухарь" обеспечивает запись аудиоинформации в круглосуточном режиме в течение 1 300 часов [36].
Функционально магнитофон состоит из консольного, оперативного и архивного комплексов. Технически комплексы могут быть объединены на одной ПЭВМ под управлением многозадачной операционной системы (Windows NT) и работают одновременно.
Консольный комплекс, обеспечивает вход по паролю, доступ к выполняемым функциям и к работе с выбранными каналами (комплекс обеспечивает запись информации с 48 приемников), отображение текущего состояния одновременно работающих оперативных комплексов, ведение глобальной картотеки фонограмм, контроль целостности фонотеки, сжатие, индексацию, автоматический контроль свободного места в фонотеке и выдачу предупреждающих сообщении оператору, ведение глобального протокола системы и сервисные функции для работы с ним, пользовательскую настройку параметров магнитофона, разграничение прав доступа.
Оперативный комплекс обеспечивает вход по паролю, обработку информации с разведывательных приемников (автоматическое включение записи информации для выбранных каналов, автоматическое выключение записи, возможность включения-выключения записи оператором), возможность прослушивания выбранного канала, возможность записи только активной речи, автоматическое формирование новой фонограммы для каждого разговора по каналу с фиксированием времени начала и продолжительности записи, выдачу справочной информации о работе комплекса и всех фиксируемых событиях, протоколирование работы комплекса.
Архивный комплекс может функционировать как на управляющей ПЭВМ, так и (при дополнительной доработке) на удаленной ПЭВМ, связанной с управляющей по Ethernet. Комплекс обеспечивает парольных вход и обработку записанных фонограмм: сортировку картотеки по заданному условию, поиск и выбор фонограмм по заданному шаблону, редактирование примечания фонограммы, архивацию выбранных фонограмм на внешнем носителе, считывание из долговременного архива фонограмм для прослушивания, удаление выбранных фонограмм из архива и картотеки, воспроизведение и редактирование выбранной фонограммы. Магнитофон включает в себя:
• управляющую ПЭВМ (Р-100/256 kb/32 Mb/2 Gb/S3 Trio/SVGA N1 MPRII 14"/ CD-ROM 4 speed/ SB 16);
• адаптер телефонных линий на количество каналов (от 4 до 48);
• спецпроцессор цифровой обработки сигналов;
• программное обеспечение.
Управляющая ПЭВМ предназначена для предоставления оператору удобного рабочего интерфейса и управления всеми составляющими магнитофона.
Адаптер телефонных линий представляет собой отдельное устройство и предназначен для сопряжения линий с разведывательных приемников с оперативной ПЭВМ и предварительной обработке поступающей информации.
Спецпроцессор цифровой обработки звуковых сигналов представляет собой встраиваемую в слот управляющей ПЭВМ специальную плату на основе процессора ADSP 2181.