CC BY
107
В.В. Волхонский,
кандидат технических
наук, доцент, Санкт-
Петербургский
национальный
исследовательский
университет
информационных
технологий, механики и
оптики
П .А. Воробьев,
Санкт-Петербургский
национальный
исследовательский
университет
информационных
технологий, механики и
оптики
Р.Р. Трапш,
Санкт-Петербургский
национальный
исследовательский
университет
информационные
технологий механики и
оптики
* 6
АНАЛИЗ УЯЗВИМОСТЕИ ОБЪЕКТОВ, КОНТРОЛИРУЕМЫХ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫМИ ДАТЧИКАМИ СИСТЕМ ФИЗИЧЕСКОЙ защиты
I*. W
Отформатированная
таблица
і* і1’, и' I'1
і 1' I'1,
Удалено: астрант,
Отформатировано: влево
VULNERABILITIES ANALYSIS OF OBJECTS CONTROLLED BY ELECTROOPTICAL SENSORS OF PHYSICAL PROTECTION
SYSTEMS
Анализируются возможным уязвимости пассивныыс инфракрасных датчиков в различных ситуациях на охраняемых объектах. Формулируются требования к параметрам зон обнаружения датчика. Предлагается методика оценки вероятности обнаружения в случае проникновения подготовленного нарушителя. Приводятся результаты экспериментальнытх исследований.
Possible vulnerabilities ofpassive infrared sensors for different practical situations on guarded object are analyzed. Requirements to parameters of detection pattern are formulated. The method of detection probability of qualified intruder is offered. Experimental results are given.
\ * V/----------------------------ч
Отформатировано: влево Удалено: аспирант, Отформатировано: влево Удалено: Ц
Л <~г.
Удалено: К
ОН
Отформатировано: Шрифт 14 pt, полужирный
Отформатировано [ ... [21
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
і і і і і і //' / / //'
/ /
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
На всех этапах разработки систем физической защиты (СФЗ) одной из главных задач является повышение эффективности обнаружения несанкционированного проникновения (НСП). Для решения этой задачи необходимо учитывать не только особенности выбора типа и мест установки средств обнаружения (СО), но и возможные методы воздействия на СФЗ квалифицированного нарушителя, обладающего априорными знаниями о принципах функционирования используемых СО. В последнем случае средство обнаружения, обладающее высокой степенью обнаруживающей способности в стандартных условиях, будет не способным обнаружить квалифицированного нарушителя. Поэтому важную роль играет возможность объективной оценки эффективности функционирования СО и их уязвимости при тех или иных видах действий нарушителя.
В работе [1] анализируются вопросы оценки вероятности обнаружения несанкционированного проникновения оптико-электронным пассивным инфракрасным (ПИК) датчиком при различных направлениях движ ения нарушителя, но без привязки к структуре СО на объекте. В работе [2] рассматриваются вопросы построения структуры средств обнаружения на охраняемом объекте, однако не выполнен детальный анализ возможностей пропуска нарушителя при использовании им специфических приемов, позволяющих остаться необнаруженным или, по крайней мере, снизить вероятность обнаружения.
/ /
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано: русский (Россия)
Удалено: .
Поэтому задача анализа уязвимости объектов, контролируемых ПИК-датчиками, в условиях квалифицированного проникновения представляется актуальной.
Отформатировано: по
ширине, интервал После: 6 пт
Графическое представление зон обнаружения
Удалено: *
"Ц
Ч
Значение вероятности Робн о бнаруж ения несанкционир ованног о пр оникнов ения как наиболее важного параметра оценки эффективности функционирования ПИК-датчиков будет определяться рядом основных параметров, таких как
• расстояние Ь от датчика до цели;
• направление на цель, определяемое углом а— за нулевое принимаем направление от датчика на цель с отчетом по часовой стрелке от оси диаграммы направленности (ДН);
Отформатировано: Шрифт 8 pt
Удалено: *
1 1 1 \
1 \
\ \
Отформатировано: Отступ Первая строка: 0 см, интервал Перед: 0 пт
Отформатировано: Шрифт не курсив
А'' V
• направление движения нарушителя относительно датчика р (за ноль принимаем
________________________________________ _____________________________-_____________ I1.'’,"
Отформатировано: Шрифт 8 pt
координаты (ь ,а0) точки входа нарушителя в диаграмму направленности;
направление от цели на датчик с отсчетом по часовой стрелке);
• скорость V движения цели.
Также надо учитывать значения и распределение температур по поверхности тела нарушителя, что обсуждалось, к примеру, в [3]. Однако этот вопрос оставим за рамками настоящей работы.
Основное требование к вероятности обнаружения робн заключается в достижении минимально допустимого значения вероятности р™, а в идеальном
случае — значения р™ = 1. Кроме этого, необходимо минимизировать влияние изменения параметров ьц ,р,а,V на вероятность обнаружения. Таким образом, \
требование к Робн можно записать как
Ро6н * Р2, " Ьц,р,а,V. (1>ч
Для разных по физическому принципу действия средств обнаружения форма и параметры зоны обнаружения, а также ее пространственное соотношение с диаграммой направленности могут зависеть от ряда параметров. Для рассматриваемых ПИК-датчиков при входе нарушителя в ДН (рис. 1), сбоку (поперек) ДН, по направлению на датчик или внутри ДН с последующим произвольным направлением движения необходимо учитывать зону необнаружения (заштрихована), в которой уровень воздействия на СО и(или) его продолжительность недостаточны для принятия решения об обнаружении. Овальная форма этой зоны объясняется уменьшением вероятности обнаружения при движении нарушителя в радиальном направлении по сравнению с поперечным [1]. В частности, в соответствии с [4] расстояние Бав обнаружения в '
▼------------------------------------------------------------------^
поперечном направлении (р = 900) не должно превышать 3 м
IV ,’,4 .
К'
V1,'
(Ч1'
Удалено: ь
Отформатировано: Шрифт курсив
Ь'.'
Отформатировано: русский (Россия), подстрочные
до
Отформатировано: Шрифт курсив
Удалено: а
Отформатировано: не
выше на / ниже на
Отформатировано: русский (Россия), не выше на / ниже на
Удалено:
Отформатировано: русский (Россия)
Удалено: -
Отформатировано: вправо
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Отформатировано:
уплотненный на 0,1 пт
Удалено:
Рис. 1. Схема с точками входа извне и внутри ДН ПИК-датчика
Размеры рассматриваемых зон зависят от направления и скорости движения нарушителя. Реальный характер влияния этих параметров можно оценить, используя графики расстояния обнаружения на рис. 2, полученные на основе экспериментальных исследований реальных ПИК-датчиков, опубликованных в работе [1], а также дополнительных исследований, выполненных авторами. На этом рисунке пунктирной
линией показаны графики границ зон уверенного обнаружения (Робн = 1) и сплошной линией необнаружения (Робн = 0) в зависимости от направления движения и скорости цели.
-90° 90°
О#’ / / / /0,5 \ V=l,5 м/с ч \ \
/ / / / \ \
,/ 0,75 \ \
// \\
1 -LH°m
-90° г' " -ч 90°
/ / ^ min
/ /
// 0,25 \х - - max
/ / ' / 0,5 \ \ \\ v=3,0m/c \ \ \ \ \ \
/ / / / / / / / / \ \ \ N
/ / 0,75
/ /
1 L п°гт
Удалено: а)
/>.............
Удалено: б)
1Л —
------------------------------Т_-----------------------------Ж--------------1
Рис. 2. Влияние направления и скорости движения на размеры зоны обнаружения *>
:
На графиках расстояние до цели ь
norm
ц
К
нормировано к значению Ь
максимальной дальности действия датчика в соответствии с его паспортными данными.
і
і
1
> 1 і'/
<'/ і'/
11, /
'
і,'
Удалено: в)
Отформатировано:
интервал После: 0 пт
Отформатировано: Шрифт 8 р(
Удалено: *
Отформатировано: Шрифт не курсив
Отформатировано: Шрифт В pt
Анализ УязвИмостИ ПИК-Датчиков Удалено:невышлнение
Отформатировано: Отступ Первая строка: 0 см
Под уязвимостью ПИК-датчика будем понимать возможность невыполнения им своей основной функции, т.е. пропуск (необнаружение) цели.
Понятия и представления, предложенные выше, можно использовать для анализа уязвимости ПИК-датчиков. К пропуску цели могут приводить следующие основные ситуации.
1. Несоответствие размеров ДН и контролируемой зоны.__________________________*
2. Неправильно выбранные режимы работы, в частности значение чувствительности.
Отформатировано: Не
добавлять интервал между абзацами одного стиля, нумерованный + Уровень: 1 + Стильнумерации: 1, 2, 3, .. + Начатьс: 1 + Выравнивание: слева + Выровнять по: 1,25 см + Табуляцияпосле: 0 см + Отступ : 0 см
ч ч /------------
Удалено:
Удалено: ,
L
ц
Удалено: *
И
3. Использование нарушителем средств по «обходу» датчика, например Удалено:
теплоизолирующей одежды.
4. Специфические приемы или способы движения, учитывающие физический принцип действия и алгоритмы работы датчиков (например, прерывистое движение).
Рассмотрим некоторые из этих ситуаций.
Соответствие размеров Д Н и контролируемой зоны__________________■*>''
^___________________________________________________________________________*• ч
При несоответствии размеров ДН размерам помещения или наличии других физических ограничителей для распространения инфракрасного излучения, например предметов, установленных в контролируемой зоне (шкафы, стеллажи и т.п.), происходит соответствующее ограничение и размеров диаграммы направленности. А это приводит к уменьшению вероятности обнаружения вплоть до полной потери возможности обнаружения в некоторых частях ДН, прежде всего, при движении нарушителя в тех направлениях, где размеры зоны необнаружения выходят за пределы размеров помещения. На рис. 3 иллюстрируется влияние соотношения формы и размеров диаграммы направленности и размеров помещения для разных точек входа.
Отформатировано: Шрифт 8 pt
Отформатировано: по
центру,ОтступПервая строка: 0 см,интервал Перед: 0 пт
Отформатировано: Шрифт 8 pt
Отформатировано:
интервал Перед: 0 пт
\ 'V-------------
Удалено:
\ ') :
Удалено: установившими Удалено: .
Удалено: а)
Рис. 3. Влияние соотношения размеров ДН и помещения
Удалено: б)
При размерах помещения, меньших, чем размер ДН, размеры зоны необнаружения могут выходить за пределы помещения. И, следовательно, появляются сектора, в пределах которых даже при движении нарушителя в диапазоне стандартных скоростей он не обнаруживается или обнаруживается с вероятностью, меньшей заданной, т.е. появляется уязвимость СФЗ. Удалено: .
Удалено: ь
Очевидно, что подобный эффект (появление секторов с необнаруживаемым Удалено: движением) будет иметь место и при наличии в контролируемой зоне предметов, ограничивающих распространение инфракрасного излучения цели.
Также, если цель несанкционированного проникновения, которую стремится достичь нарушитель, относительно точки входа в диаграмму направленности находится в зоне необнаружения, то нарушитель может решить свою задачу (достичь цели несанкционированных действий и затем выйти из зоны обнаружения), оставаясь нео бнаруж енным.
Отформатировано: Шрифт 8 pt
Неправильный выбор режимов работы,
При изменении такого параметра ПИК-датчика, как чувствительность, происходит изменение размеров зоны необнаружения. Рис. 4 иллюстрирует такое изменение размеров этой зоны при уменьшении чувствительности по сравнению с исходной (двойная штриховка). Очевидно, что происходит увеличение размеров зоны
Удалено: *
Отформатировано: по
центру,ОтступПервая строка: 0 см, интервал Перед: 6 пт, После: 6 пт
Отформатировано: Шрифт 8 pt
Отформатировано: влево, интервал Перед: 6 пт, После: 6 пт, Не добавлять интервал междуабзацами одного стиля
необнаружения, вплоть до полной потери возможности обнаружения (Роби = 0) при движении нарушителя через диаграмму направленности в выделенных секторах.
Схема прерывистого движения с точкой входа извне ДН
Рис. 4. Изменение размеров зоны Рис. 5.
необнаруж ения при изменении чувствительности
Отметим, что к такому же эффекту будет приводить и снижение тепловой контрастности цели (к примеру, при приближении окружающей температуры к температуре тела или использованию нарушителем теплоизолирующей одежды).
А.____________________________________________________________________________
Прерытистое движение ________________________________♦
Квалифицированный нарушитель может предпринимать различные активные и пассивные методы и средства для снижения вероятности своего обнаружения [5]. Это может приводить к такому же эффекту, как и уменьшение чувствительности ПИК-датчика, т.е. к увеличению размеров зоны необнаружения.
Одним из таких приемов может быть перемещение нарушителя на ограниченное расстояние с последующей остановкой, т. е. прерывистое движение с паузами,
длительность которых превышает время анализа Танш ^схемой обработки сигнала датчика (продолжительность временного окна, на протяжении которого осуществляется анализ и принятие решения об обнаружении проникновения). Такой характер движения нарушителя может позволить ему остаться необнаруженным
Для некоторой точки входа в ДН датчика мож но построить маршрут прерывистого необнаруживаемого движения с временными паузами (рис. 5).
При определенном маршруте ЬМ перемещения нарушителя, состоящем из I
Отформатировано: Шрифт 8 pt
Удалено: *
Отформатировано: по
центру,ОтступПервая строка: 0 см
Отформатировано: Шрифт 8 pt
Удалено: .
Удалено: .
Удалено: сигнала
Удалено:
Удалено: состоящего
этапов, его протяженность ЬМ = V— будет определяться протяженностью отдельных
Удалено: ,
Удалено: .
этапов
і 2Т-
а продолжительность ТМ = ^ (Т-тал+ Тпу1) —____суммой
__________________________________1=1______________________________
продолжительностей прохождения отдельных этапов Т.зтап = —, зависящих от
1 V,.
протяженности Ь. и скорости V, их прохождения и временных пауз Т1 пауз в точках остановок. Соответствующая зона необнаружения z НО представляет собой совокупность пересекающихся зон ZНО в точках остановок (временных пауз)
ZНО с zНО и ZНО...и ZНО. Центр каждой следующей зоны ZНО располагается в точке пересечения траектории движения нарушителя и границы текущей зоны Z'яО (в которой находится нарушитель), а ось совпадает с направлением на датчик в этой Удалено: .
Удалено: зоной
г=1
точке. Аналогично будут находиться и следующие зоны. Таким .образом, зная наиболее вероятную траекторию движения нарушителя, можно оценить вероятность его обнаружения.
Если нарушитель выдерживает достаточную временную паузу перед следующим этапом, то можно полагать, что на каждом г-м этапе вероятности Р'обн обнаружения
будут независимыми. Учтем вероятность ошибки Рош нарушителя на г-м этапе при выборе скорости движения или неправильной оценке размеров зоны необнаружения. В этом случае выражение для вероятности необнаружения будет иметь вид
Удалено: .
Рно =П«! -- р0>ш)).
С точки зрения достижения требуемой вероятности обнаружения нарушителя необходимо минимизировать размеры зоны необнаружения; использовать, по возможности, полностью размеры диаграммы направленности; правильно оценивать наиболее вероятный маршрут движения нарушителя на охраняемом объекте.
Учитывая, что требования стандарта [4] по оценке обнаруживающей способности датчика соответствуют в принятых выше обозначениях
р = 900,а = ±45 0,V = 0,3...3м/с на всех заявленных дальностях VЬц и пройденном целью до обнаружения расстоянии £>Оан = 3м можно переписать требование (1) для этих условий как
Удалено: .
Отформатировано: не
выше на / ниже на
р„б» (Lч , jav,) ^ P
rnn
>бн
L ц, j = 901
,a=± 45 0, v = 0,3... 3 м / с, БО6н < 3 м . (2>--( Отформатировано: вправо ]
В случае выполнения требований стандарта [4], критерий (2) трансформируется в следующий вид:
Робн = 1, V Ьц,р,а, V = 0,3...3м/с, £о5Н ® тт.
Для выполнения этого условия необходимо, чтобы размеры зоны необнаружения (т .е. £>Оан) стремились к нулю
ЪНО (Ь ц ,р,а,V) ® 0, V Ьц ,р,а,V.
Но, поскольку для обнаружения необходимо определенное расстояние, пройденное нарушителем до принятия решения датчиком, требуется достижение заданного минимума ъ ™ размеров зоны необнаружения
' L4 ,j, a, v,
В свою очередь, для обеспечения инвариантности датчика к направлению движения нарушителя необходимо также обеспечить дополнительно требование минимума максимального размера зоны необнаружения min {max LHf (j)} " (p^ а также следующее соотношение размеров LnoM контролируемого помещения и
максимального значения Ljmax размеров зоны необнаруж ения при любом направлении движения:
Lj-a) << L^
Удалено: .
Отформатировано: Шрифт 8 pt
Удалено: К
чтобы, по крайней мере, при непрерывном движении обеспечить надежное обнаружение нарушителя.
I ' 11, I '/ I'I I '/
I '/
/'/
Отформатировано: по
центру,ОтступПервая строка: 0 см
Заключение
Г }
11
7'
if /
-ч>/
/
Отформатировано: Шрифт не курсив
Отформатировано: Шрифт 8 pt
i=1
В работе получены следующие основные результаты.
1. Выполнен анализ уязвимостей объектов, контролируемых ПИК-датчиками в различных ситуациях при использовании нарушителем приемов преодоления средств обнаружения, в частности, при прерывистом движении по зоне обнаружения. Сформулированы требования к параметрам зоны обнаружения датчика.
2. Получены экспериментальные результаты и графические зависимости, позволяющие оценить размеры зон необнаружения для ПИК-датчиков при движении нарушителя в разных направлениях и с разной скоростью.
3. Предложена методика анализа уязвимости (вероятности необнаружения) в случае прерывистого движения нарушителя, что может быть использовано для повышения эффективности СФЗ, использующих ПИК-датчики.
Отформатировано:
интервал После: 0 пт, нумерованный + Уровень: 1 + Стильнумерации: 1, 2, 3, ... + Начатьс: 1 + Выравнивание: слева + Выровнять по: 1,25 см + Табуляция после: 0 см + Отступ : 0 см
ЛИТЕРАТУРА +-
1. Волхонский В.В., Воробьев П.А Методика оценки вероятности обнаружения несанкционированного проникновения оптикоэлектронным извещателем // Научнотехнический вестник информационных технологий, механики и оптики. — 2012. — Удалено: -
Отформатировано: по
центру,ОтступПервая строка: О см
№1(77). — С. 120—123. Удалено: -
2. Волхонский В. В. Оптимизация структуры и алгоритмов работы Удалено:
комбинированных средств обнаружения проникновения нарушителя II Вестник Удалено""
| Воронежского института МВД России..— 2012...— N°2..—_С._ 91—97_._____________ VУдалено“
3. Воробьев П.А., Трапш Р.Р. К вопросу применимости стандартной тепловой —
модели нарушителя в условиях квалифицированного проникновения // Охрана, —-
безопасность, связь -2012: _материалы XVI Всероссийской научно-практической 'М Удален°=
конфер енции. —_Во_р_он_еж.л?_0-12д— _ С.61—63._________________________________________________ \^Удалено:_
4. ГОСТ Р 50777-95. Системы тревожной сигнализации. Часть 2. Требования к?'- '
Удалено: -
'г
системам охранной сигнализации. Раздел 6. Пассивные оптико-электронные инфракрасные извещатели для закрытых помещений и открытых площадок. — Введ.
27.12.2006. — М.: Г осстандарт Российской Федерации. — 25 с. Удалено:
5. Волхонский В.В., Крупнов А.Г. Особенности разработки структуры средств Удалено:
обнаружения угроз охраняемому объекту // Научно-технический вестник Санкт- Удалено:
Петербургского государственного университета информационных технологий,
| механики и оптики..— 2011__—_№_4(74).3— С. 13
Удалено: “ Охрана, безопасность, связь -2012 "
Отформатировано: русский (Россия)
Удалено: . У-----------
Удалено: -
1".
УдаленоГ
I Удалено: -
'Л'7 =
I Удалено: -
I Удалено:
I ' (--------
Удалено:
=
I Удалено: -
Отформатировано: русский (Россия)
Отформатировано: русский (Россия)
Междустр. интервал: множитель 0,96 ин
Стр. 1 : [2] Отформатировано pavlov 10.09.2013 8:41
Междустр. интервал: множитель 0,96 ин
