УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ ОТ ВОЗМОЖНОГО ПЕРЕХВАТА СРЕДСТВАМИ АКУСТИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ (РЕВЕРБЕРАТОР)

Полезная модель относится к технике активной защиты речевой (акустической) информации от постороннего прослушивания и/или записи на носитель информации (диктофон, компьютер и т.д.), предусматривающей создание маскирующих помех и уменьшение отношения сигнал/шум во всех возможных каналах утечки информации (прямом акустическом, виброакустическом и оптикоэлектронном).
Известны устройства, предназначенные для предотвращения несанкционированного съема речевых сообщений из помещений, основанные на использовании виброакустического канала формирования шумового сигнала с источником шума в виде последовательности импульсов, изменяющейся от периода к периоду по случайному закону, и вибропреобразователем (RU 2279765 C1, H04K 3/00, 10.07.2006), либо на использовании одновременно виброакустического и акустического каналов формирования шумового сигнала с общим источником шума, имеющим нормальный закон распределения плотности вероятности мгновенных значений, индивидуальными полосовыми фильтрами, формирующими шумовые сигналы соответственно с равномерным спектром и со спадом частотной характеристики в сторону высоких частот, вибропреобразователем в одном канале и громкоговорителем в другом (RU 41944 U1, H04K 3/00, 10.11.2004).
Недостатки известных устройств заключаются в значительной конструктивной сложности и низкой эффективности защиты
информации. Кроме того, применение в них вибропреобразователей предопределяет существенный дискомфорт для говорящих.
Наиболее близким к предложенному является защитное устройство, в котором используется исключительно акустический канал формирования шумового сигнала, включающий в себя узел определения амплитудно-частотных характеристик голосов лиц, участвующих в обмене информацией, состоящий из микрофона и компьютера, и связанный с указанным узлом генератор шума, генерирующий и передающий, например, в громкоговоритель акустические помехи с определенными амплитудно-частотными характеристиками, корректируемыми в соответствии с изменением амплитудно-частотных характеристик голосов (RU 2130697 C1, H04M 1/68, 20.05.1999).
Однако известное устройство также является достаточно сложным, поскольку требует применения компьютера с программой, позволяющей анализировать полученные амплитудно-частотные характеристики с целью выработки управляющего сигнала для генератора шума.
Задачей полезной модели является упрощение подобного защитного устройства с обеспечением предотвращения несанкционированного съема речевых сообщений во всех возможных каналах утечки даже при использовании современной техники фильтрации помех. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности акустической маскировки речевой информации.
Поставленная задача решается предложенным устройством для защиты речевой информации от возможного перехвата средствами акустической разведки, содержащим микрофон, устанавливаемый в зоне разговора, подлежащей защите от постороннего прослушивания и/или записи на носитель информации, усилитель, вход которого соединен с микрофоном, а выход подключен к входам детекторов через первую группу из n полосовых фильтров с разными полосами пропускания, генератор белого шума, соединенный с входами второй группы из n
полосовых фильтров, аналогичных по частотным характеристикам полосовым фильтрам первой группы, n перемножителей сигналов, одни входы которых подключены к выходам соответствующих детекторов, другие входы - к выходам соответствующих полосовых фильтров второй группы, а выходы - к входам сумматора, связанного выходом с акустическими колонками, устанавливаемыми в местах наиболее вероятного размещения средств акустической разведки, либо около зоны переговоров с направленностью на внешнюю сторону, при этом частотный диапазон, перекрываемый полосовыми фильтрами первой и второй групп, частотный диапазон сигналов на выходе генератора белого шума и частотный диапазон шумового сигнала поступающего на акустические колонки охватывают частоты от 100 до 6000 Гц.
Решению поставленной задачи способствуют также частные существенные признаки предложенного устройства.
Защищаемая зона разговора определяется радиусом 1-1,2 м от микрофона, при этом микрофон устанавливается с максимально возможной направленностью к участникам переговоров.
При наличии одной пары акустических колонок угол между осями диаграммы их направленности принимается от 60 до 120°, а при наличии двух пар колонок используется фронтальное и тыловое размещение колонок.
Устройство охвачено положительной обратной связью, при этом интегральное превышение вырабатываемого акустического шума над речевым сигналом составляет не менее 13 дБ.
На чертеже представлена функциональная схема заявленного устройства для защиты речевой информации от возможного перехвата средствами акустической разведки.
Устройство содержит микрофон 1, усилитель 2, первую группу из полосовых фильтров (ПФ) 3.1-3.n с разными полосами пропускания, детекторы 4.1-4.2, генератор 5 белого шума, вторую группу полосовых
фильтров (ПФ) 6.1-6.n, аналогичных по частотным характеристикам полосовым фильтрам 3.1-3.n первой группы, перемножители 7.1-7.n сигналов, сумматор (микшер) 8 и акустические колонки (громкоговорители) 9.1, 9.2. Для полосовых фильтров 3.1-3.n, 6.1-6.n и перемножителей 7.1-7.n принято, например, что n=6.
Микрофон 1 устанавливается в зоне разговора, подлежащей защите от постороннего прослушивания и/или записи на носитель информации. Вход усилителя 2 соединен с микрофоном 1, а выход подключен к входам детекторов 4.1-4.n через первую группу из полосовых фильтров 3.1-3.n. Генератор 5 белого шума соединен с входами второй группы полосовых фильтров 6.1-6.n. Одни входы перемножителей 7.1-7.n сигналов подключены к выходам соответствующих детекторов 4.1-4.n, другие входы - к выходам соответствующих полосовых фильтров 6.1-6.n второй группы, а выходы - к входам сумматора 8, связанного выходом с акустическими колонками 9.1, 9.2. Последние устанавливаются в местах наиболее вероятного размещения средств акустической разведки, либо около зоны переговоров с направленностью на внешнюю сторону. Частотный диапазон, перекрываемый полосовыми фильтрами 3.1-3.n первой группы и полосовыми фильтрами 6.1-6.n второй группы, частотный диапазон сигналов на выходе генератора 5 белого шума и частотный диапазон шумового сигнала поступающего на акустические колонки 9.1, 9.2 охватывают частоты от 100 до 6000 Гц.
Защищаемая зона разговора определяется радиусом 1-1,2 м от микрофона 1, при этом микрофон 1 устанавливается с максимально возможной направленностью к участникам переговоров.
При наличии одной пары акустических колонок 9.1, 9.2 угол между осями диаграммы их направленности принимается от 60 до 120°, а при наличии двух пар колонок (вторая пара на чертеже не показана) используется фронтальное и тыловое размещение колонок.
Устройство охвачено слабой положительной обратной связью (на чертеже не показана), при этом интегральное превышение вырабатываемого акустического шума над речевым сигналом составляет не менее 13 дБ.
Устройство реализовано с применением современной элементной базы на программируемых линейных интегральных схемах и не содержит ни одного подстраиваемого элемента. За исключением аналогового усилителя 2 все функциональные узлы (полосовые фильтры 3.1-3.n, 6.1-6.n, детекторы 4.1-4.n, генератор 5 белого шума, перемножители 7.1-7.n сигналов, сумматор 8) выполнены в цифровом виде. Алгоритм функционирования устройства основан на цифровой обработке сигналов.
Работает устройство следующим образом.
Сигнал, поступающий с микрофона 1 на вход усилителя 2, усиливается и подается на входы полосовых фильтров 3.1-3.n, имеющих разные полосы пропускания и перекрывающих диапазон частот от 100 до 6000 Гц. Выходы полосовых фильтров 3.1-3.n нагружены на детекторы 4.1-4.n. На выходах каждого из детекторов 4.1-4.n вырабатывается напряжение постоянного тока, величина которого прямо зависит от величины входного сигнала в полосе пропускания каждого полосового фильтра. Если в полосе какого либо из фильтров 3.1-3.n сигнал отсутствует, то на выходе соответствующего из детекторов 4.1-4.n напряжение постоянного тока будет близко к нулю.
Генератор белого шума работает в полосе частот от 100 до 6000 Гц. Его выходной сигнал поступает на полосовые фильтры 6.1-6.n, аналогичные полосовым фильтрам 3.1-3.n. Шумовой сигнал с выходов полосовых фильтров 6.1-6.n подводится к входам перемножителей 7.1-7.n сигналов. На эти же перемножители 7.1-7.n поступают сигналы и с выходов детекторов 4.1-4.n. Уровень выходного сигнала каждого из перемножителей 7.1-7.n зависит от уровня выходного сигнала
соответствующего из детекторов 4.1-4.n. Если на выходе какого-либо из детекторов 4.1-4.n вырабатывается напряжение постоянного тока, величина которого близка к нулю (а это означает, что в спектре входного сигнала отсутствуют частоты, пропускаемые связанным с ним полосовым фильтром), то на выходе соответствующего из перемножителей 7.1-7.n шумовой сигнал будет отсутствовать.
Полученные шумовые сигналы аддитивно складываются в сумматоре 8 и поступают на акустические колонки 9.1, 9.2. Спектр такого шумового сигнала соответствует спектру речи человека, использующего данное устройство. Для получения большего эффекта все устройство охвачено слабой положительной обратной связью, в результате чего достигается плавное спадание шумового акустического давления на уши собеседников, что дает возможность безболезненно поднимать отношение шум/речевой сигнал и тем самым повышать уровень защиты. В предложенном устройстве интегральное превышение вырабатываемого акустического шума над речевым сигналом составляет не менее 13 дБ. При малом уровне входного речевого сигнала на выходе устройства шумовой сигнал отсутствует.
Таким образом, в предложенном устройстве основой для формирования шумового сигнала является сигнал, поступающий от микрофона, а исходный шумовой сигнал, из которого формируется выходной шумовой сигнал, характеризуется спектральными характеристиками типа «белого шума» и не имеет повторяющейся шумовой последовательности. В результате сформированный шум не имеет периодически повторяющихся фрагментов, что полностью исключает возможность декодирования шумовой помехи.
Выбранная структура построения устройства наиболее эффективна по сравнению с устройствами аналогичного назначения, т.к. генератор шума вырабатывает сигнал со спектром, который близок к спектру речи конкретного собеседника. Этот спектр привычен говорящему, что
снижает уровень дискомфорта, создаваемого работающим устройством.
Словесная разборчивость речи при работающем и правильно настроенном устройстве на расстоянии 2 метра и более от зоны разговора составляет не более 22%, что затрудняет установить предмет ведущихся переговоров даже при использовании современной техники фильтрации помех.