Задача № 1

Определить дальность передачи сигнала радиозакладки, если ¦ =   МГц; мощность передатчика радиозакладки P_з =   мВт; коэффициент усиления антенны радиозакладки  G_з   =    ;   коэффициент   усиления   антенны   разведприемника

G_пр  =   ; коэффициент несовпадения поляризации K_n  =   ; чувствительность разведприемника P_пр  =   Вт; требуемое отношение сигнал/шум на входе разведприемника q_пр  =   . Передача ведется из железобетонного здания с толщенной стен    см с ослаблением сигнала a =    дБ. Ослабление сигнала в атмосфере и внешние помехи не учитывать.

Сравнить с дальностью действия без ослабления в стенах здания.

Задача № 2

Оценить степень угрозы утечки информации за счет ПЭМИ, если ВТСС находится вне зоны R₁; радиус контролируемой зоны R_кз =  м; уровень нормированного шума составляет Е_шн =   ; нормативное отношение сигнал/шум d_н =   ; полоса пропускания разведприемника П_¦ =    кГц. Измерения поля проведены в двух точках: r₁ =   м; Е₁ =    ; r₂ =   м; Е₂ =   .

Задача № 3

Определить вероятность обнаружения сигнала РЭС приемником разведки, если отношение сигнал/шум на входе составляет  =   ; коэффициент различимости для разведприемника q =  ; длительность анализа t_a соответствует длительности разведываемого сигнала Т_с: t_a = Т_с; мощность внешних помех в одном случае – Р_п = 0, в другом – отношение помеха/сигнал составляет  =  .

Сравнить результаты. Сделать вывод.

Задача № 4

Определить натуральный (на местности) размер объекта А, представляющего   собой   квадрат,  если  его  изображение  на  экране   кинескопа

а =   мм, размер экрана кинескопа h_э =   мм. В качестве передающей камеры используется видикон с фокусным расстоянием объекта ¦_об =  м и высотой фотокатода h_фк =    мм. H =    км.

Определить также значение порогового контраста обнаружения объекта e_обн. Сделать вывод о том, легко ли обнаружится объект.

Задача № 5

Определить видимость V зенитной управляемой ракеты длиной l_p =   м, диаметром d_p =   м, расположенной в окопе, с высоты H_p =    м средствами ВЗОР с увеличением Г =  , если коэффициент яркости ракеты r_p =  , коэффициент яркости дна пола r₀ =   .

Определить допустимую транспарентность маски Т, обеспечивающую маскировку ракеты под фон.

 

Задача № 6

Оценить дальность разведки РЭС в УКВ диапазоне средством РРТР, если высота антенны РЭС h_p =   м, высота антенны приемника разведки h_p =   м, ¦ =  МГц, коэффициент усиления антенны РЭС G_c =   дБ, мощность передатчика РЭС Р_с =   Вт. Норма поля, обеспечивающая требуемую вероятность разведки лежит в пределах Е_нп =      .

Задача № 7

Определить вероятность обнаружения объекта бортовой РЛС с синтезированной апертурой, если раскрыв антенны d_a =   м, l =    см, ширина спектра сигнала П_и =    МГц, угол скольжения e =   , пороговое значение ЭПР s_пор =  м², ЭПР объекта s_об =   м², объект представляет собой крылатую ракету  м ´  м. Зависимость вероятности обнаружения от радиолокационного контраста представлена кривой Р_обн = ¦(К_рл). Обнаружение ведется на фоне поверхности, представляющей собой степную местность с сухой травой (удельная ЭПР s_оф »     при l =  см и угле скольжения e ~ ).

Задача № 8

Оценить возможность оптико-электронной разведки по распознаванию ракеты с размерами 0,´ м по ее фотографии, если воздушная разведка ведется с высоты Н_р =  км. В качестве средства разведки используется фотоаппарат с параметрами объектива: диафрагма А = , фокусное расстояние ¦_о =  м; фотоприемник: матрица ПЗС (тип 2/3) длина L_ПЗС =  мм, размер изображения 0´0 pix. Влиянием атмосферы пренебречь.

Задача № 9

Определить вероятность обнаружения объекта аппаратурой ИКР, установленной на космическом аппарате для следующих исходных данных.

По объекту:  = ^о; коэффициент излучения объекта r_o = ; максимальный линейный размер объекта l_max =  м; площадь объекта S_o =  м².

По аппаратуре разведки: разрешающая способность тепловизора d =   рад; температурная чувствительность тепловизора Dt =   ^o.

По условиям разведки: температура фона t_ф =   ^о; коэффициент излучения фона r_ф =   ; средний коэффициент пропускания атмосферы t =   ; дальность разведки Н_р =    км.

Задача № 10

Определить предельную чувствительность средства РРТР в полосе пропускания Р_р [Вт], если спектральный уровень мощности собственного шума современного цифрового разведприемника составляет N_шпр =    , а чувствительность широкодиапазонной антенны, выраженная в напряженности поля в дБ относительно одного микровольта в полосе 1 Гц, составляет                 Е_ша =    . При этом действующая высота антенны h_а =   м, сопротивление антенны R_а =    м. Полоса пропускания приемника составляет D¦_пр =    МГц.

Решение задач.

Задача № 1

Дальность передачи определяется параметрами передатчика радиозакладки и разведприемника, а также степенью ослабления сигнала в здании. Учитывая по значению этих параметров, что средства разведки носят скрытый характер, реализуется дальность передачи в пределах прямой видимости. Расчетное соотношение определяется уравнением радиосвязи в виде:

Д_Р £

К_осл = 10 lg К_осл(раз),[дБ]   К_осл = 10^{0.1×Косл[дБ]}, [раз].

К_осл =

Д_р1 £                                 без ослабления в здании

Д_р2 £                                 с учетом ослабления (уменьшается в     раз).

 

Задача № 2

Поскольку ВТСС находится вне зоны R₁, оценка угрозы связана только с расчетом зоны R₂ (утечка за счет ПЭМИ) и сравнением этого значения с радиусом контролируемой зоны.

1.                Определение характера изменения поля от расстояния.

В общем случае Е = , q = 1, 2, 3, …

Тогда Е₁ = ; Е₂ = , отсюда q = .

2.                Определение радиуса зоны R₂.

Для этого используется значение допустимой напряженности поля Е_н и результат одного из измерений, например Е₁(r₁). Принимаем R₂ = r_н, тогда Е_н º  а Е₁ º  отсюда:

R₂ = r₁, где Е_н = Е_шd_н

Поскольку обычно в исходных данных, характеризующих средство разведки, приводится допустимое значение напряженности шума, приведенное к полосе 1 Гц (Е_шн), и d_н, необходимо использовать полосу пропускания разведприемника для нахождения Е_ш:   Е_ш = Е_шн×.

Тогда   R₂ = r₁.

3.                Сравнение R₂ >< R_кз.

q »          ;   R₂ =           .

 

Задача № 3

На практике почти всегда имеет место энергетическая разведдоступность РЭС для средств РРТР. Кроме того, как правило, продолжительность анализа больше минимально необходимого для обнаружения РЭС. Параметры РЭС и средств РРТР носят вероятностный характер. Ориентируясь на предельные возможности каналов передачи информации и ограничиваясь только выполнением энергетической и временной разведдоступности, вероятность обнаружения РЭС  средством РРТР можно представить как функцию времени:

P(t_a) » 1 – exp(–).

1.                 Если t_a = T_c, Р_п = 0, то

P(T_c) » 1 – exp(–) = 1 – exp(–)

2.                 2. Если t_a = T_c, = 1,5, то

P(T_c) » 1 – exp(–) = 1 – exp(–).

Р₁ =          Р₂ =    

Вывод:

Задача № 4

1.      Размер изображения и натуральный размер связаны масштабом М:

М = .

Масштаб определяется параметрами средств телевизионной разведки и высотой разведки:

М = ,

тогда А = .

1.                 Пороговый контраст обнаружения объекта зависит от угловых размеров изображения объекта d и формы объекта (l_min/l_max) и определяется по графику e_пор = ¦(d,). Входным параметром является d. При оптимальном расстоянии наблюдателя от экрана:

d = 1150

А =          ;  d =           ;  e_пор =            .

Вывод:

 

Задача № 5

Видимость ракеты определяется в количестве пороговых контрастов, содержащихся в действительном контрасте объекта с фоном:

V = ;   K = ;

 = ¦(d)

1.     Определяем действительный контраст объекта с фоном:

К =

2. Определяем угловой размер ракеты:

d = 3440 ;

          3. По графику  = ¦(d) находим .

здесь

4. Находим видимость ракеты   V = .

5. Транспарентность (прозрачность) маски, обеспечивающая скрытность объекта, находится по эмпирической формуле:

Т »

K =          ;   d =          ;   =          ;   V =          ;   Т =          .

 

Задача № 6

Радиоволны в УКВ диапазоне распространяются прямолинейно. Дальность энергетического обнаружения вдоль земной поверхности ограничивается дальностью прямой видимости.

В зоне прямой видимости оценка электромагнитной доступности сводится к определению вероятности превышения сигнала Е_д некоторого требуемого уровня Е_нп (нормы поля), определяемого параметрами средства разведки.

Для определения действующей напряженности поля в точке приема используется формула Введенского

Е_д »    

1.                 Принимаем Е_д = Е_нп, тогда

Д_р =

2.                 Определяем дальность прямой видимости:

Д_пр » 4,12();[км].

3. Оцениваем дальность разведки из условия   Д_pmax = min(Д_р, Д_пр)

Е_нп =          ;   Д_р =          ;   Д_пр =          ;   Д_pmax =          .

 

Задача № 7

Вероятность обнаружения объекта БРЛС определяется радиолокационным контрастом   Р_обн = ¦(К_рл).

Радиолокационный контраст зависит от соотношения мощностей сигналов, отраженных от объекта и фона:

К_рл =    т.к.   Р_об = s_об,   Р_ф = s_ф,   Р_ш = s_пор,

то  К_рл =

Если размеры объекта меньше размеров разрешаемой площадки, то

К_рл =

1.         Определяем значение разрешаемой площадки:

dS =

2. Определяем К_рл.

3. По графику Р_обн = ¦(К_рл) находим Р_обн

dS =          ;   К_рл =           ;   Р_обн =         .

 

Задача № 8

В качестве показателей оценки возможностей ОЭР используются вероятности обнаружения Р_об и распознавание Р_расп объекта. Параметром, характеризующим эти вероятности, может быть количество элементов разрешения, укладывающихся на критическом размере объекта. Для уверенного распознавания это количество должно удовлетворять критерию Джонсона, т.е. должно быть 6,4±1,5 при Р_расп ³ 0,5.

Вероятность распознавания дается эмпирической формулой

Р_расп » Ф(), где Ф(х) – интеграл вероятности;

Q – коэффициент, учитывающий индивидуальные особенности оператора и др., Q » 0,97 ( из практики).

N_ф – количество элементов разрешения на критическом размере объекта по критерию Джонсона.

N – действительное количество элементов разрешения, укладывающихся на критическом размере объекта.

Т.о. задача заключается в расчете N, затем x и определении Р_расп из графика Ф(х).

Из физического смысла N можно записать:

N =  где l_min – критический (минимальный) размер объекта,

l_рс – линейная разрешающая способность (РС) фотосистемы на местности.

Известно, что l_pc = d_фс×Н_р. Здесь d_фс – угловая РС фотосистемы. Она складывается из РС объектива d_об и РС фотоприемника d_фп:

d_фс = d_об + d_фп.

На практике определено, что d_об » .

Здесь  - диаметр зрачка:  = .

Угловой размер пикселя, наблюдаемого из фокуса (матрица ПЗС располагается в фональной плоскости объектива) и есть РС фотоприемника, т.е. d_фп = .

Тогда d_фп = , где N_пзс – число элементов в размере матрицы ПЗС (N_пзс = 2560 по условию).

С учетом изложенного

N = ;

x = ;

По графику Ф(х) находим Р_расп.

N =                 ;   x =                ;   Р_расп =                     .

 

Задача № 9

Вероятность обнаружения объекта тепловизором в общем случае определяется отношением сигнал/шум х и представляется следующим соотношением:

Р_обн = 0,5[1 + Ф(х)], где Ф(х) – интеграл вероятности.

Отношение сигнал/шум находится по эмпирической формуле:

х = .

Оно (как и вероятность) зависит от многих факторов: разности температур объекта и фона, разности яркостей (коэффициентов излучения) объекта и фона. Указанные факторы в значительной мере определяют контраст объекта. Кроме того определенное влияние оказывает форма объекта, точнее, соотношение между линейной разрешающей способностью и минимальным и максимальным размерами объекта, задаваемое в выражении для х в виде некоторого коэффициента n, зависимого от этих соотношений. Влияние на качество обнаружения оказывает также ослабление сигнала в атмосфере, учитываемое средним коэффициентом пропускания t.

Прежде всего определяется линейная разрешающая способность тепловизора:

L_pc = d×Н_р;

Затем, по известной площади и максимальному размеру находится условный минимальный размер объекта l_min: l_min = .

Оценивается форма объекта: <>1; <>1.

Если эти неравенства меньше единицы, то

n = .

Если неравенства другие, используется n = .

Затем находится х, определяется по графику Ф(х) и вычисляется Р_обн.

n =             ;   х =            ;   Ф(х) =           ;   Р_обн =            .

 

Задача № 10

Под предельной чувствительностью следует понимать такой уровень мощности  сигнала на входе приемника в полосе пропускания, при котором отношение сигнал/шум равно единице, В этом случае предельная чувствительность будет определяться уровнем мощности суммарного шума (собственно приемника и антенны), т.е. Р_р=Р_шпр+Р_ша=N_шр×D¦_пр^(*), где N_шр –спектральная плотность суммарного шума.

Но  N_шр=N_шпр + N_ша, следовательно, задача заключается в расчете спектральных плотностей шумов приемника  и антенны .

Однако по условию спектральная плотность шума приемника задана, как правило, в дБ относительно одного мВт в полосе 1Гц. Т.е. по определению .      Следовательно .

Для нахождения спектральной плотности шумов на выходе антенны нужно воспользоваться известным соотношением, связывающим мощность, напряжения и сопротивление:

 . (**)

Однако, Е_ша по условию задачи задана в дБ относительно одного мкВ/м×Гц,

Нужен переход к значению Е_ша в В/м×Гц.

Поскольку по определению

, то     .

Тогда N_ша рассчитывается по формуле (**), а предельная чувствительность

Р_р -по формуле (*)

N_шпр=                    ;   N_ша=                          ;    Р_р