CC BY
234
2. Тимашев А. Точно в срок и с минимальными затратами / А. Тимашев, А. Кучеров // Логистика. — 2010. — № 4.
3. Соловьев Ю. А. Спутниковая навигация и ее приложения / Ю. А. Соловьев. — М.: Эко-Трендз, 2003.
4. Соловьев Ю. А. Системы спутниковой навигации / Ю. А. Соловьев. — М.: Эко-Трендз.
2000.
УДК 004.056.53 Ю. Ф. Каторин,
д-р воен. наук, профессор, ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова;
А. Е. Монахов,
канд. техн. наук, ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова
О ВОЗМОЖНОСТЯХ НАПРАВЛЕННЫХ МИКРОФОНОВ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ АКУСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ТРАНСПОРТНЫХ ОБЪЕКТАХ
ON THE POSSIBILITIES OF DIRECTIONAL MICROPHONES FOR TRANSFER OF AUDIO INFORMATION AT THE TRANSPORT UNITS
В статье рассказывается о предельных возможностях различных типов направленных микрофонов при приеме-передаче акустических сигналов.
The article tells about the possibilities limits of directional microphones of various types in receiving and transmission of audio signals.
Ключевые слова: информационная безопасность, акустический сигнал, направленный микрофон.
Key words: information security, audio signal, directional microphones.
К
ак в портах, так и во время плавания широко используются командно-трансляционные устройства — аппаратура двухсторонней громкоговорящей связи, для применения на судах внутреннего и смешанного плавания. Существующие модели полностью соответствуют требованиям технического регламента «О безопасности объектов внутреннего водного транспорта», но большинство из них допускаются к применению на всех судах, за исключением пассажирских судов смешанного (река-море) плавания. Причина в слишком большой интенсивности акустического сигнала, что делает невозможным нормальный отдых пассажиров. Этот недостаток можно устранить, установив на постах управления, расположенных в служебных помещениях и на открытых палубах судна, направленные микрофоны. Тогда уровень звука в командно-трансляционной сети можно уменьшить почти до уровня фона.
В начале 1990-х гг. направленные микрофоны вызывали повышенный интерес у организаций и частных лиц, которые занимались вопросами сбора информации с помощью технических средств. Это было связано с тем, что очень немногие люди ранее имели дело с данной техникой, а красочные буклеты отечественных и зарубежных фирм активно рекламировали «универсальное средство получения информации». В технических описаниях приводились фантастические данные о дальности съема информации (до 2000 м) и коэффициентах направленного действия
Выпуск 1
(до 50 дБ) при достаточно скромных габаритах (не более полуметра) и относительно невысокой стоимости (50-800 долл.). Под впечатлением от таких характеристик у потенциальных клиентов в голове возникали грандиозные планы безопасного и простого перехвата речевой информации с помощью направленного микрофона.
Однако результаты попыток применения микрофонов на практике обескураживали. О километрах никто уже не вспоминал, да и прослушивание разговора на расстоянии в 100 м даже при благоприятных условиях получалось крайне редко. И это не случайно, ибо на дистанции 100 м давление звука ослабляется на величину не менее 40 дБ (по сравнению с дистанцией 1 м), и тогда степень громкости обычного разговора в 60 дБ окажется в точке приема не более 20 дБ. Такое давление существенно меньше не только уровня реальных внешних акустических помех (особенно на судне), но и пороговой акустической чувствительности обычных микрофонов [1, с. 26-30].
Раздосадованные покупатели обвиняли фирмы в том, что им «подсунули некачественный товар», а продавцы, в свою очередь, ссылались на неумение применять технику на практике. Следствием этого стало резкое падение интереса к направленным микрофонам со стороны всех потенциально заинтересованных в добывании информации лиц [1].
Для того чтобы оценить истинные возможности направленных микрофонов, необходимо понять используемые в приборах физические принципы. Ибо без этих знаний невозможно организовать успешную защиту своих секретов от подобных преступных посягательств. В наиболее общем виде любой направленный микрофон можно представить как некоторый комплекс, состоящий из чувствительного элемента (собственно микрофона), осуществляющего акустико-электрическое преобразование, и механической системы (акустической антенны), обеспечивающей направленные свойства комплекса [2].
Микрофон (от греч. mikros — малый и phone — звук) — это электроакустический прибор для преобразования звуковых колебаний в электрические. Чаще всего в направленных микрофонах применяются чувствительные элементы (микрофоны) электретного типа, так как они имеют наилучшие электроакустические характеристики: широкий частотный диапазон; малую неравномерность амплитудно-частотной характеристики; низкий уровень искажений, вызванных нелинейными и переходными процессами, а также высокую чувствительность и малый уровень собственных шумов.
Однако самое главное в направленных микрофонах — это свойства его акустической антенны. Акустические антенны являются именно теми основополагающими элементами, которые определяют облик и основные характеристики комплексов дистанционного перехвата речевой информации. Назначение их заключается в усилении звуков, приходящих по основному направлению, и существенном ослаблении всех остальных акустических сигналов. В настоящее время разработано несколько модификаций антенн, в соответствии с которыми существует следующая классификация направленных микрофонов [1; 3].
— комбинированные;
— групповые, в том числе линейные группы микрофонов, трубчатые приемники органного типа, трубчатые щелевые приемники;
— фазированные решетки;
— микрофоны с параболическим рефлектором.
Для сравнительной оценки качества вышеперечисленных направленных микрофонов используют технические характеристики, основными из которых являются характеристика направленности и индекс направленности. Характеристика, или диаграмма, направленности — это чувствительность микрофона в зависимости от угла q между рабочей осью микрофона и направлением на источник звука. Ее определяют или на ряде частот, или в пределах полосы частот. Обычно используют нормированную характеристику направленности R(Q), то есть зависимость отношения чувствительности E, измеренной под углом q, к осевой (максимальной) чувствительности Eoc:
R(q) = E / E .
X1/ q oc
Большинство микрофонов имеет осевую симметрию, поэтому характеристика направленности для них одинакова во всех плоскостях, проходящих через ось микрофона.
Однако качество направленного микрофона оценивается коэффициентом выигрыша в отношении «сигнал-помеха» за счет пространственной селекции К дБ. От значения этого коэффициента напрямую зависит дальность перехвата [4].
Наиболее эффективен параболический микрофон, он имеет параболический отражатель, в фокусе которого размещается микрофонный капсюль с ненаправленной или однонаправленной характеристикой направленности (ХН). Такие микрофоны иногда называют рефлекторными. Для параболического микрофона данный коэффициент Кпм, дБ, рассчитывается по формуле
Км * 1018(1,2 X 10-4 х ^ х /2), (2)
где 51 — площадь отражателя микрофона, м2; / — частота сигнала, Гц.
Как видно из формулы (2), чем больше площадь отражателя, тем больше значение коэффициента К Следовательно, дальность приема разговоров во многом зависит от диаметра отражателя. Например, для одних и тех же условий при диаметре отражателя 60 см (микрофон РК1 2915) дальность перехвата разговора составляет 100 м, а при диаметре 85 см (микрофон РК1 2920) — 150 м. Параболические микрофоны чаще очень похожи на антенны спутникового телевидения и могут устанавливаться, например, на ограждении рубки [2].
Микрофоны «бегущей волны» (интерференционные), часто называемые трубчатыми микрофонами, состоят из трубки с отверстиями или прорезями, на заднем торце которой расположен ненаправленный или однонаправленный микрофонный капсюль. Такие микрофоны по сравнению с параболическими более компактные, легко камуфлируются под бытовые предметы (зонты, трости) и используются в основном в случаях, когда необходимо обеспечить скрытность прослушивания разговоров. С использованием таких микрофонов разведку можно вести как из автомобиля, так и из окна расположенного напротив здания, и даже «пешим» порядком. Для трубчатого микрофона коэффициент выигрыша в отношении «сигнал-помеха» за счет пространственной селекции Ктм, дБ, рассчитывается по формуле
Км >> 1018(6,1 X 10-3 X I X у), (3)
где I — длина трубки, м.
Таким образом, чем больше длина трубки, тем больше значение коэффициента К Следовательно, дальность перехвата разговоров во многом зависит от размеров акустической антенны. При I = 0,7 м предельная максимальная дальность действия трубчатых микрофонов несколько меньше (не более 75 м), чем параболических. Но в условиях города их возможности практически одинаковы [5; 6].
Так называемые фазированные решетки или «плоские» направленные микрофоны появились сравнительно недавно и представляют собой акустическую микрофонную решетку, включающую несколько десятков микрофонных капсюлей, выходные сигналы которых суммируются электрически, либо, и чаще всего, открытые торцы звуководов, например трубки достаточно малого диаметра, которые обеспечивают синфазное сложение звука от источника в некотором акустическом сумматоре. К выходу сумматора подсоединен микрофон. Плоские микрофонные решетки также выпускаются в камуфлированном виде. Наиболее часто они камуфлируются под атташе-кейс, жилет или пояс.
Коэффициент выигрыша в отношении «сигнал-помеха» за счет пространственной селекции для микрофонных решеток Кплм, дБ, рассчитывается по формуле, аналогичной (2):
Кплм >> 1018(1,2 X 10-4 X Я X У2) (4)
где Ба — площадь приемной апертуры микрофона, м2.
Выпуск 1
Максимальная дальность действия направленных микрофонов при « = 0,25 м2 в условиях города не превышает 30-60 м, за городом при низком уровне фоновых шумов дальность разведки может составлять до 100 м и более [7].
Дальность действия направленного микрофона Я можно определить по следующей формуле:
Я = Я0 - 10°,°5 (км - к) - °,°05, (5)
где Я0 — дальность слышимости звука органом слуха, м; Я — дальность действия направленного микрофона с тем же качеством контроля, м; К — коэффициент выигрыша в отношении «сигнал-помеха» органа слуха человека (режим бинаурального прослушивания).
При акустическом контроле разговоров в порту, в доке, на движущемся судне, когда Я0 = 2-4 м, направленные микрофоны позволят регистрировать разговор на расстояниях 15-30 м. В условиях стоянки, с меньшим уровнем помех, когда величина Я0 может достигать 10 м и больше, дальность контроля с использованием технических средств может составить более 50-100 м. Таковы оценки ситуаций использования направленных микрофонов в условиях открытого пространства. Таким образом, при установке микрофонов уровень громкости сигнала в системе можно значительно снизить, но необходимо реально учитывать технические возможности этой аппаратуры [8].
Список литературы
1. Абалмазов Э. И. Направленные микрофоны: Мифы и реальность / Э. И. Абалмазов // Системы безопасности. — 1996. — № 4.
2. Вахитов Ш. Современные микрофоны и их применение / Ш. Вахитов // Радио. — 1998. — № 11, 12 [Электронный ресурс]. Электрон. дан. Режим доступа: http://www.chipinfo.ru/literature/ radio/199811/p16_18.html
3. Каталог направленных микрофонов [Электронный ресурс]. Электрон. дан. Режим доступа: http://www.bnti.ru/index.asp?tbl=01.01.01.03
4. Каторин Ю. Ф. Большая энциклопедия промышленного шпионажа / Ю. Ф. Каторин [и др.]. — СПб.: ООО «Издательство «Полигон», 2000. — 856 с.
5. Микрофон направленного действия с биноклем «СуперУхо-100» [Электронный ресурс]. Электрон. дан. Режим доступа: http://www.se.455.ru/index.php
6. Antiterror equipment: catalog. — Germany: PKI Electronic Intelligence, 2008. — 116 р. + [Электронный ресурс]. Электрон. дан. Режим доступа: http://www.pki-electronic.com/index.php?Catalogue
7. Audiospy microphones [Электронный ресурс]. Электрон. дан. Режим доступа: http://www. gia-servizi.com/prodotti/indexen.htm
8. Audiosurveillance [Электронный ресурс]. Электрон. дан. Режим доступа: http://www. gcomtech.com/default.aspx
2
GQ
О
