Лекция 7 Методы и технические средства акустической разведки
7.1 Методы и средства прослушивания
Непосредственное прослушивание ограничено небольшой дальностью от источника звука до подслушивающего (около 10 м).
Технические средства подслушивания расширяют и дополняют возможности слуховой системы человека за счет:
Приема и прослушивания акустических сигналов, распространяющихся в воде и твердых телах;
Повышение дальности подслушивания речевой информации по сравнению с непосредственным подслушиванием;
Коррекция спектра акустического сигнала, распространяющегося в среде с неравномерной амплитудно-частотной характеристикой коэффициента передачи и затухания;
Выделения акустического сигнала из смеси его и шумов;
Прослушивание речи, выделяемой из перехваченных радио- и электрических сигналов функциональных каналов связи и из сигналов побочных излучений и наводок;
Ретрансляция добываемой речевой информации на сколь угодно большое расстояние.
Конкретный способ подслушивания реализуется с использованием соответствующих технических средств. Совокупность технических средств, обеспечивающих функции добывания семантической и признаковой акустической информации, представляет собой комплекс средств подслушивания. Структурная схема типового комплекса приведена на рисунке 7.1.
Рисунок 7.1 - Структурная схема комплекса средств прослушивания
Основной частью комплекса является акустический приемник. Он производит селекцию по пространству и частоте акустических сигналов, распространяющихся в атмосфере, воде, твердых телах, преобразует их в электрические сигналы, усиливает и обрабатывает электрические сигналы и преобразует их в акустическую волну для обеспечения восприятия информации слуховой системой человека. Акустический приемник содержит акустоэлектрический преобразователь, селективный усилитель и электрический преобразователь (телефон, громкоговоритель).
Акустические приемники для приема акустической волны, распространяющейся в воздухе, твердой среде (в инженерных конструкциях), в грунте, отличаются видом акустоэлектрического преобразователя. Иногда по виду акустоэлектрического преобразователя называют весь акустический приемник. Акустоэлектрический преобразователь акустической волны, распространяющейся в воздухе, называется микрофоном, преобразователь волны, распространяющейся в твердой среде, - стетоскопом и акселерометром, в земной поверхности – геофоном, а воде – гидрофоном. Основную долю функциональных акустоэлектрических преобразователей акустических приемников составляют микрофоны.
Так как электрические сигналы на выходе акустоэлектрических преобразователях крайне малы и могут принимать значения единиц мкВ, то для их усиления до необходимых для последующего применения величин (единиц В) используется селективный усилитель. Его селективность обеспечивается регулируемой полосой пропускания, необходимой для устранения помех на частотах вне спектра акустического сигнала. Учитывая, что затухание среды распространения акустического сигнала увеличивается с повышением его частоты, коэффициент усиления селективного усилителя соответственно повышают для более высоких спектральных составляющих принимаемого сигнала. Такая компенсация эквивалентна повышению уровня акустического сигнала в точке приема до 6 дБ.
Электрический сигнал преобразует в акустический сигнал, воспринимаемый человеком, громкоговорители и телефоны. По способу преобразования электрических сигналов громкоговорители разделяются на электродинамические, электромагнитные, электростатические, пьезоэлектрические и др., по виду излучения – на громкоговорители непосредственного излучения, диффузорные и рупорные, по воспроизводимому диапазону частот – на широкополосные, низкочастотные, средне и высокочастотные. Значения мощности громкоговорителей образуют стандартный ряд в диапазоне 0,1 -50 Вт.
Чем уже диапазон частот динамической головки громкоговорителя, тем равномернее ее амплитудно – частотная характеристика, тем менее головка искажает сигнал. Для высококачественной электроакустической аппаратуры к выходу усилителя подключают несколько динамических головок с разными диапазонами частот, перекрывающими весь звуковой диапазон (16-20000 Гц). Для воспроизводства речи средствами добывания требования к электродинамическим головкам более чем скромные : единицы Вт мощности и по диапазону частот, соответствующему стандартному телефонному каналу (300-3400 Гц).
Для консервации акустической информации электрический сигнал с выхода акустического приемника подается нааудиомагнитофон.Для записи акустических сигналов применяют многоканальные стационарные ленточные магнитофоны, портативные лентопротяжные кассетные магнитофоны и специальные вносимые лентопротяжные и цифровые диктофоны.
Сигнальные демаскирующие признаки определяются с помощью средств технического анализа. Если акустический сигнал на выходе приемника сильно зашумлен, то его электрический аналог подвергают для снижения уровня шума дополнительной обработке. Основу методов очистки электрического сигнала от шума составляют методы адаптивной фильтрации. Суть адаптивной фильтрации состоит в том, что на основе анализа поступающего на фильтрации состоит в том, что на основе анализе поступающего на вход фильтра зашумленного речевого сигнала непрерывно фильтром линейного предсказания «предсказывается» помеховый сигнал, который вычитается затем из смеси речевого сигнала и шума. В результате этого отношения сигнал/шум на выходе фильтра увеличивается.
Возможности акустического приемника характеризуются набором показателей:
Диапазоном частот принимаемого акустического сигнала;
Чувствительностью;
Динамический диапазоном;
Масса-габаритными характеристиками.
Так как речь является основным видом информации, то большинство акустических приемников для добывания информации работают в речевом диапазоне частот. В отдельных случаях ценной является информация, переносимая акустической волной в инфразвуковом и ультразвуковом диапазонах. К такой информации относятся звуки движущихся объектов (людей, техники, подводных и наводных кораблей и др.), акустические сигналы взрывов новых боеприпасов, разрабатываемых работающих двигателей и других объектов разведки.
Дальность подслушивания (длина простого акустического канала утечки информации) зависит от ряда факторов, в том числе от чувствительности акустического приемника. Под его чувствительностью понимается минимальная энергия акустической волны или оказываемое ею минимальное давление, при котором обеспечивается определенный уровень электрического или акустического сигналов на выходе акустического приемника.
Динамический диапазон акустического приемника характеризуется диапазоном в дБ мощности акустического сигнала на его входе (громкости звука), при котором обеспечивается требуемый или допустимый уровень сигнала на выходе акустического приемника.
Для записи речевой информации широко применяются специальные микрофоны, конструктивно объединяющие акустический приемник и запоминающее устройство (лентопротяжный и цифровой магнитофоны). Основными характеристиками запоминающих устройств являются объем памяти в Мбайтов, время записи речевой информации в минутах или часах, время непрерывной работы в часах.