Помехи. Учебнометодическое пособие для дисциплин, связанных с преднамеренными силовыми электромагнитными воздействиями Томск 2018 2 Cодержание
 Скачать 1.66 Mb.
|
|
5.1.5 Пример сигнальной карты Наконец, после того, как параметры были рассчитаны, генерируется сигнальная карта. Пример, показывающий сигнальную карту источника [48], представлен на рисунке 5.6. Также добавлена дополнительная информация о названии, годе публикации и типе полосы к содержанию сигнальных карт. 33 Рисунок 5.6 – Пример сигнальной карты источника, опубликованного в [48] 5.2 База данных потенциальных источников ПДЭМВ Вторая база данных, созданная с помощью этого обзора, представляет собой электронную таблицу, содержащую коллекцию всех выявленных, потенциальных кондуктивных и излучаемых источников и их соответствующие характеристики/признаки. В коллекцию кондуктивных источников включались следующие характеристики: 1. Год: год создания источника (при наличии) или год публикации документа, в котором сообщается об источнике (впервые). 2. Имя источника: имя, используемое для идентификации источника в базе данных. 3. Пиковое Напряжение (кВ): максимальное напряжение в коловольтах, которое может быть сгенерировано источником. 4. PRF (Гц): частота повторения импульсов источника в герцах, как описано в уравнении (3.10). 5. Средняя/центральная частота: средняя частота источника (только для мезополосных или непрерывных источников, или суб-гиперполосных источников с очень низким отношением полосы). 6. Тип полосы: тип полосы источника в соответствии с его коэффициентом полосы, как это было описано в разделе 4.1, если доступна форма сигнала. В остальном, тип полосы согласован с имеющейся в публикации информации. 34 7. Уровень технологии: классификация источника согласно критериям технологической сложности, предложенной Гири и Теше [9]. 8. Уровень затрат: классификация источника в соответствии с его стоимостью, предложенной Сабатом и Гарбе [16]. 9. Уровень портативности: классификация источника в соответствии с его уровнем портативности, предложенного ITU [17]. 10. Ссылка: ссылка, из которой получена информация об источнике. 11. Сигнальная карта: название сигнальной карты, связанной с источником (если имеется в Приложении А). Для коллекции излучаемых источников использовались следующие характеристики: 1. Год: год создания источника (при наличии) или год публикации документа, который сообщает об источнике (впервые). 2. Имя источника: имя, используемое для идентификации источника в базе данных. 3. Пиковое поле (кВ/м): опубликованное пиковое электрическое поле в киловольтах на метр, генерируемое источником на заданном расстоянии. 4. Испытательное расстояние (м): расстояние в метрах, на котором измерено пиковое электрическое поле. 5. Дальнее напряжение (кВ): дальнее поле, генерируемое источником. 6. Пиковое напряжение генератора (кВ): пиковое напряжение в киловольтах, создаваемое основным источником генератора. 7. rEp/Vp: отношение дальнего напряжения к пиковому напряжению генератора. 8. Время нарастания 10-90 (ps): время нарастания источника по уровням 10–90 в пикосекундах, полученное из сигнальных карт (если доступно). Иначе, время нарастания приводится из информации в публикации. 9. PRF (Гц): частота повторения импульсов источника в герцах, как описано в уравнении (3.10). 10. Минимальная частота (МГц): минимальная частота в мегагерцах (только для мезополосных или непрерывных источников, или суб-гиперполосных источников с очень низким отношением полосы). 11. Средняя/центральная частота (МГц): средняя частота источника в мегегерцах (только для мезополосных или непрерывных источников, или суб-гиперполосных источников с очень низким отношением полосы). 35 12. Максимальная частота (МГц): Максимальная частота в мегагерцах (только для мезополосных или непрерывных источников, или суб-гиперполосных источников с очень низким отношением полосы). 13. Тип полосы: тип полосы источника в соответствии с его отношением полосы, как это было описано в разделе 4.1, если доступна форма сигнала. В остальном, тип полосы согласован с имеющейся в публикации информации. 14. Уровень технологии: классификация источника согласно критериям технологической сложности, предложенной Гири и Теше [10] и представленной в разделе 4.4 данной статьи. 15. Уровень затрат: классификация источника в соответствии с его стоимостью, предложенной Сабатом и Гарбе [17] и рассмотренной в разделе 4.4 настоящей статьи. 16. Уровень портативности: классификация источника в соответствии с его уровнем портативности, предложенного ITU [17] и рассмотренного в разделе 4.5 настоящего документа отмечать. 17. Напряжение постоянного тока первичного источника: аккумулируемое напряжение постоянного тока генератора Маркса первичного источника генератора импульсов. 18. Генератор импульсов: краткое описание импульсного источника. 19. Выходная антенна: краткое описание антенны источника. 20. Ссылка: ссылка, из которой получена информация об источнике. 21. Сигнальная карта: название сигнальной карты, связанной с источником (если имеется в Приложении А). 36 6. Анализ характеристик потенциальных источников ПДЭМВ Информация, собранная в базах данных, проанализирована с целью выявления возможных тенденций или общих факторов, которые могли бы привести к лучшему пониманию ожидаемых характеристик IEMI-источников. В этом разделе представлены результаты в виде круговых диаграмм и гистограмм из которых можно выявить общие тенденции, обеспечивающие понимание потенциальной угрозы IEMI-источников. В первой части приводится информация, собранная о кондуктивных источниках, а во второй – об излучаемых. 6.1 Кондуктивные источники В целом, технологии, необходимые для производства переносных высоковольтных источников, в последние 50 или около того лет, достигли значительного прогресса, и выявить тенденции развития довольно сложно, так как для их изготовления с учетом конкретных потребностей имеются небольшие ограничения. Однако стоимость тестовых источников остается умеренной, возможно потому, что они все еще используются только для целей исследований и разработок. 6.1.1 Уровень портативности Процентная круговая диаграмма, иллюстрирующая уровень портативности 21 приведенного в базах данных источника, представлена на рисунке 6.1 Как можно оценить, практически все источники могут перевозиться в портфеле, что подразумевает, что они могут эксплуатироваться нераскрытыми. 37 Рисунок 6.1 – Уровень портативности кондуктивных источников 6.1.2 Технологический уровень Процентная круговая диаграмма, иллюстрирующая уровень технологий 21 кондуктивного источника, представленного в базе данных, приведена на рисунке 6.2. Около половины из представленных источников требует разработки высоких технологий для их изготовления, предполагая, что половина устройств используются для очень специфичных научно-исследовательских и опытно-конструкторских целей и, следовательно, их доступность ограничена. Другие источники, относящиеся к категории средних и низких технологий, скорее всего, могут быть приобретены у коммерческого производителя. Рисунок 6.2 – Уровень технологий кондуктивных источников 6.1.3 Уровень затрат Процентная круговая диаграмма, иллюстрирующая уровень затрат 21 кондуктивного источника из базы данных, представлена на рисунке 6.3. Как и ожидалось из предыдущих анализов, большинство (81%) источников может быть приобретено или изготовлено за умеренную стоимость. Это можно понять как следствие развитости требуемых технологий и доступности исходных компонентов. 38 Рисунок 6.3 – Уровень затрат кондуктивных источников 6.1.4 Уровень портативности в зависимости от уровня технологий Линейный график уровня портативности 21 источника в зависимости от их уровня технологий на рисунке 6.4. Около половины источников, которые помещаются в кейс, являются высокотехнологичными источниками, а другая половина – в основном, относится к умеренным технологиям, и только один из них – к низким технологиям. Только один из изученных источников помещается в карман и использует низкие технологии. 39 Рисунок 6.4 – Уровень портативности в зависимости от уровня технологий кондуктивных источников 6.1.5 Уровень портативности в зависимости от уровня стоимости Линейный график уровня портативности 21 источника в зависимости от уровня их стоимости приведен на рисунке 6.5. Удивительно, что наиболее портативными источниками являются те, которые обладают низкой или умеренной стоимостью. Это может быть объяснено, по крайней мере частично, тем фактом, что затраты связаны с необходимой энергоемкостью аккумулятора источника, которая, в свою очередь, связана с уровнем транспортабельности. Это означает, что кондуктивные источники могут быть весьма доступными для злоумышленника. 40 Рисунок 6.5 – Уровень портативности в зависимости от уровня стоимости 6.1.6 Уровень портативности в зависимости от пикового напряжения Линейный график уровня портативности 21 источника в зависимости от их пикового напряжения приведен на рисунке 6.6. Для случая IEMI, уровни кондуктивного напряжения, превышающие несколько киловольт, вряд ли будут эффективно распространяться из-за пробоя изоляции внутри кабелей. Именно поэтому для классификации выбраны источники одного уровня напряжения, свыше 10 кВ. Из линейного графика следует вывод о том, что источники, производящие пиковые напряжения ниже 10 кВ (источники с маркировкой “более 10 кВ”, конечно, включены, так как они могут эксплуатироваться при напряжениях ниже максимально возможных), доступны на любом уровне мобильности. Основным фактором, приводящим к снижению портативности, возможно является увеличение потребности источника в аккумуляторе. Интересно, что в исследуемом наборе данных, процент карманных источников с уровнем пикового напряжения ниже 1 кВ, незначителен. 41 Рисунок 6.6 – Уровень портативности в зависимости от пикового напряжения 6.2 Излучающие источники Излучаемые источники, которые были исследованы, в основном опубликованы в научных журналах, и есть лишь несколько источников, которые можно приобрести у коммерческого поставщика. Это означает, что эти источники, по-прежнему, имеют ограниченную доступность, возможно, из-за необходимых для их производства технологических усилий и испытательного оборудования. Однако из-за развития областей с возможностью производства таких источников, они представляют серьезную угрозу, особенно в связи с тем, что многие из них могут быть легко транспортируемы. Более подробную информацию об исходных характеристиках можно найти в следующих разделах. 6.2.1 Уровень транспортируемости Процентная круговая диаграмма, иллюстрирующая уровень портативности, 54 из 55 излучаемых источников базы данных, представлена на рисунке 6.7. Обратите внимание, что из доступной информации существует один источник, для которого уровень портативности не был предусмотрен. Согласно диаграмме, большинство опубликованных источников требует транспортировки на автомобиле или трейлере. Это, конечно, из-за размера антенны и веса первичного генератора. При классификации транспортируемости не учитывается возможность эксплуатации источника внутри транспортного средства. Таким образом, вопрос о его эксплуатации остается открытым. Только несколько (18%) могут 42 транспортироваться в кейсе, и в опубликованной литературе отсутствуют источники карманного размера. Рисунок 6.7 – Уровень портативности излучающих источников 6.2.2 Уровень технологий Процентная круговая диаграмма, иллюстрирующая уровень технологии 55 излучаемых источников базы данных представлен на рисунке 6.8. Этот рисунок иллюстрирует тот факт, что излучаемые источники находятся, все еще, на стадии развития и, следовательно, требуются большие технические усилия и доступность необходимых компонентов ограничена. 43 Рисунок 6.8 – Уровень технологий излучающих источников 6.2.3 Уровень стоимости Процентная круговая диаграмма, иллюстрирующая уровень стоимости 55 излучаемых источников базы данных представлен на рисунке 6.9. Большинство источников классифицируется как имеющее среднюю и высокую стоимость. Как и ожидалось, уровень затрат отражает высокую изощренность некоторых устройств и ограниченную доступность компонентов. Однако 24% источников можно получить по умеренной стоимости, что подразумевает, что есть некоторые уже развитые инструменты, которые доступны на рынке. 44 Рисунок 6.9 – Уровень стоимости излучающего источника 6.2.4 Дальнее напряжение Процентная круговая диаграмма, иллюстрирующая дальнее напряжение 35 из 55 излучаемых источников базы данных представлена на рисунке 6.10. Есть 20 источников, для которых дальнее напряжение не может быть получено из доступной информации. Категории дальнего напряжения выбраны, следуя соображениям уровней угроз. Согласно классификации, подавляющее большинство (около 83%) источников вырабатывает большие напряжения между 10 и 1000 кВ, которые на расстоянии 10 м вырабатывают поля в диапазоне 1–100 кВ/м. Эти уровни достаточно высоки, чтобы вызвать ложную информацию или временное нарушение в некоторых системах и, в некоторых случаях, повреждение. Источники, производящие более низкие уровни, могут не предполагать риска для электроники, но они остаются полезными для лабораторных испытаний. Очень малое количество источников (3) вырабатывают более 1 МВ дальнего напряжения. Эти источники наиболее опасны среди источников, дальнее напряжение которых доступно в литературе. 45 Рисунок 6.10 – Дальнее напряжение излучающих источников 6.2.5 Отношение V far /V p Процентная круговая диаграмма, иллюстрирующая отношение дальнего напряжения к пиковому импульсному напряжению, V far /V p , для 35 из 55 излучаемых источников базы данных, представлена на рисунке 6.11. Как упоминается в пункте 6.2.4, существуют 20 источников, информация для дальнего напряжения которых недоступна. Большинство источников демонстрирует отношение между 0 и 2, которое дает доступное представление среднего КПД преобразования. Очень немногие из них имеют соотношение выше 5, которое, как представляется, является пределом конверсии с существующими технологиями. 46 Рисунок 6.11 – Отношение дальнего напряжения к пиковому импульсному напряжению излучающих источников 6.2.6 Уровень портативности в зависимости от уровня технологий Линейный график уровня портативности 54 из 55 источников в зависимости от их уровня технологий приведен на рисунке 6.12. Как упоминалось в пункте 6.2.1, существует один источник, для которого уровень портативности, в доступной информации, не был предусмотрен. Основные выводы, которые можно сделать из графика, можно резюмировать следующим образом: 1) независимо от их технологического уровня, ни один из источников базы данных не может быть классифицирован, как источник карманного уровня транспортируемости; 2) существуют низко и высокотехнологичные источники, которые могут транспортироваться в кейсе, автомобиле или трейлере; 3) только те источники, которые считаются среднетехнологичными, требуют транспортировки небольшим автомобилем. Интересно, что высокотехнологичные источники присутствуют на всех уровнях мобильности (кроме уровня карманной доступности). 47 Рисунок 6.12 – Уровень портативности в зависимости от уровня технологий излучающего источника 6.2.7 Уровень портативности по отношению к стоимости Составлен линейный график уровня портативности 54 из 55 источников в соответствии с уровнем их стоимости на рисунке 6.13. Как указано в разделе 6.2.1, из доступной информации, у одного источника уровень портативности не был предусмотрен. Картина аналогичная сравнению между портативностью и уровнем технологии представлена на рисунке 6.13. Из этой цифры видно, что стоимость источника, скорее всего, будет соответствовать средней категории затрат на любом уровне транспортируемости. Тем не менее, только около 10% источников умеренной стоимости попадают в секцию для транспортировки в кейсе, этот процент поднимается почти до 50% для источников соразмерных с транспортным средством. Это означает, что с точки зрения доступности, источники вероятно, будут перевозиться на транспортных средствах, поскольку они могут иметь малую стоимость. 48 Рисунок 6.13 – Уровень портативности по отношению к стоимости излучающих источников 6.2.8 Уровень портативности по отношению к дальнему напряжению Линейный график уровня портативности 35 из 55 источников в зависимости от их дальнего напряжения на рисунке 6.14. Еще раз обратите внимание на то, что, как и в разделе 6.2.4, имеется 20 источников, для которых из доступной информации не удалось получить дальнее напряжение. Из линейного графика видно, что значительные уровни дальнего напряжения (до 1000 кВ) уже могут генерироваться с источниками, встроенными в кейсы. Это подразумевает высокий уровень опасности для злоумышленников, располагающих необходимыми ресурсами для приобретения такого источника. Как правило, все уровни дальнего напряжения также доступны для источников размером с автомобиль и трейлер. 49 Рисунок 6.14 – Уровень портативности по отношению к дальнему напряжению излучащих источников 6.2.9 Тип полосы Была попытка рассмотреть тип полосы источников, чтобы определить возможные тенденции в их производстве. Процентная круговая диаграмма, иллюстрирующая тип полосы 52 из 55 излучаемых источников базы данных, представлена на рисунке 6.15. Существуют 3 источника, для которых тип полосы не может быть выведен из доступной информации. По данным диаграммы, подобные цифры были найдены для мезополосных, субгиперполосных и гипреполосных источников. Таким образом, получается, что, с точки зрения типа полосы, нет преимущественного источника. Как и ожидалось, существует мало непрерывных источников, не были включены многие HPM–источники из-за проблем с транспортируемостью и работоспособностью рассматриваемых в разделе 5. Многие из рекомендованных ссылок, которые включали использование LPM или HPM труб, были представлены фиксированными установками, и поэтому они не были учтены в базе данных. |