Использование акустических технологий для поиска и обнаружения металлических объектов в укрывающих средах

- практически эффективность приема в диапазоне 250-1000 Гц для сигналов, приближающихся к тональным сигналам, остается постоянной;

- эффективность восприятия сигналов с гиперболической модуляцией остается постоянной в диапазоне от 100 до 1000 меллиновских частот для колебаний в диапазоне 1664 волн;

- на частотах 250 Гц и 500 Гц восприятие эллиптических сигналов эффективно в диапазоне от 32 до 64 волн;

- при повышении частоты сигнала в диапазоне 250-1000 Гц наблюдается снижение эффективности восприятия.

Таким образом, для совершенствования приемопередающих систем сигнализации важно выделять наибольшее количество симметрий в сигнале, приводящих к инвариантности ответных реакций слуховой функции человека относительно заданных преобразований. Рассмотренные в работе гиперболические и эллиптические периодические сигналы с параметрами, максимизирующими вероятности правильного обнаружения, целесообразно использовать для звуковой сигнализации. При этом эллиптические сигналы имеют преимущество перед гиперболическими с точки зрения психологии восприятия, т.к. формируется образ движущегося источника со специфической кинематикой. Кроме того, эллиптические сигналы легче реализуемы, т.к. не имеют особенностей в окрестности нуля (по времени).

1 См.: Шилов Е.Г. Музыкальная гамма. Устройство музыкальной шкалы // Популярные лекции по математике. М., 1963.

2 См.: Altar W. F.Lacatos F. Signalling sistems. U.S.Patent 3 157 874, November 17, 1964.

3 См.: Виленкин Н.Я. Специальные функции и теория представления групп. М., 1965.

4 См.: Голод П.И., Климык А.У. Математические основы теории симметрий. Ижевск, 2001.

5 См.: Сапрыкин В.А., Сагал А.А. Инвариантность способности к обнаружению тональных звуков относительно операции сжатия (расширения) сигнала // Биофизика. 1972. Т. 17. № 3. С. 503.

6 См.: Ковалевский Н.Г., Закиров А.Д. Экспериментальные исследования по оценке слуховой функции человека при восприятии сигналов с эллиптической модуляцией // Военная радиоэлектроника: Опыт использования и проблемы, подготовка специалистов: Материалы XVI межвузовской научно-технической конференции, Петродворец, 2005. С. 250-253.

А.И. Примакин*, И.В. Кузнецов**

Использование акустических технологий для поиска и обнаружения металлических объектов в укрывающих средах

Проблема поиска и обнаружения объектов в укрывающих средах весьма актуальна. При этом под металлическими объектами следует понимать засыпанные трубы, клады, оружие, противотанковые и противопехотные мины, взрывные устройства, электронные «жучки» и т.п.

В качестве укрывающих сред могут служить: грунты различного состава и влажности (наиболее типичный случай); пресная вода рек и озер; морская вода; растительность; снег, лёд; строительные материалы (кирпичи, бетон и т.д.) и иные среды.

Для ряда стран, включая Россию, совершенствование средств поиска мин и взрывчатых веществ (ВВ) необходимо для повышения эффективности борьбы с «взрывным» терроризмом

- одним из наиболее социально опасных. В США ежегодно регистрируется около 3000 терактов с применением мин (или самодельных взрывных устройств), в России - около 800. По оценкам ЦРУ США, в ближайшие 10 лет ожидается небывало резкий рост терроризма во всем мире.

* Начальник кафедры информационных систем Санкт-Петербургского университета МВД России, доктор технических наук, профессор.

** Начальник кафедры обеспечения служебно-боевой деятельности внутренних войск Санкт-Петербургского военного института внутренних войск МВД России

Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России № 4 (32) 2006

Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России № 4 (32) 2006

Таким образом, вопросы создания усовершенствованных средств обнаружения мин для нужд армии и спецслужб актуальны как в России, так и за рубежом. В развитых странах разработка таких средств проводится с привлечением новейших технологий.

В России и за рубежом средства обнаружения металлических объектов, применяемые спецслужбами в аэропортах, постах таможенных служб, тюрьмах, армии, представлены широким перечнем систем, но универсального средства, обеспечивающего надежный поиск металлических объектов в любых условиях, не существует. Для их выявления в настоящее время в разработках наибольшее применение нашли следующие методы (рис. 1): электромагнитный (индукционный, радиоволновой, магнитометрический, нелинейный), ядерно-физический, теплолокационный и механический (механического зондирования), оптический, но анализ свидетельствует, что каждый из них обладает определенными ограничениями. Практика же требует разработки и внедрения таких новых поисковых средств, применение которых позволит сократить продолжительность и стоимость обнаружения металлических объектов, по крайней мере, на два порядка и обеспечить стопроцентную достоверность их выявления.

Рис.1. Основные методы поиска объектов в укрывающих средах

Метод механического зондирования грунта реализуется с использованием щупов-зондов. При помощи щупов прокалыванием поверхностного слоя земли осуществляется поиск мин и уточняется характер обнаруженного предмета. Подобные щупы имеются в большинстве комплектов армейских миноискателей, как отечественных, так и зарубежных. При их отсутствии используют самодельные щупы, изготовленные войсковыми умельцами. В последнее время стальные заостренные наконечники щупов стали делать из непроводящих материалов (стеклопластика и т.д.) в целях исключения подрыва сапера на мине-ловушке с электрическим контактным замыкателем.

Как ни странно это звучит, но на сегодняшний день работа с таким щупом - наиболее эффективный способ поиска мин. Правда, он также не лишен недостатков:

- при работе со щупами поверхностный слой почвы не должен содержать скальных пород;

- низкий темп поиска (100-150 м/час);

- трудоемкость;

- субъективность получаемых данных;

- отыскивает мины, установленные на глубину до 10-15 см;

- риск для оператора.

Оптический метод поиска. Оптическое видимое излучение (0,4...0,76 мкм) в большинстве случаев (кроме чистой речной или морской воды) не проникает в укрывающую

среду. Однако обнаружение скрытого объекта можно осуществлять по косвенным признакам

- нарушению структуры естественного фона окружающей среды в месте установки этого объекта (цвета растительности или грунта, микрорельефа и т.д.). Физически здесь реализуется, как правило, контраст в коэффициентах отражения отдельных волн оптического излучения солнца или искусственной подсветки (элементами фона). Возможные методы поиска при этом: визуальный (в т.ч. с использованием оптических средств), многоспектральный, фотографический (аэрофотографический), телевизионный, лазерный.

Сейсмоакустическая локация подземных объектов. Возможность использования этого метода основана на наличии контраста в механических характеристиках (плотности и твердости) между материалом объекта поиска и укрывающей средой. Эти методы основаны на регистрации сейсмоакустических сигналов, отраженных от объектов поиска в диапазоне звуковых и инфразвуковых частот.

Простейшим вариантом сейсмоакустического метода обнаружения является так называемый метод прослушивания. Удары тяжелой трамбовкой над пустотами, засыпанными колодцами и могилами издают характерный звук. Прослушивание наиболее успешно там, где поверхностный слой почвы тонкий и твердый, а нижние горизонты представлены неслоистыми породами, например, мелом.

Для обнаружения объектов (инородных включений) в относительно однородных и упругих средах (стальных, бетонных и каменных строительных конструкциях, речной и морской воде) может применяться ультразвуковая локация. Однако для локации грунта в полевых условиях данный метод практически не используется из-за трудностей обеспечения стабильного контакта «датчик-грунт» (особенно в движении), большого количества «помеховых» неоднородностей в грунте, а также сильного затухания ультразвука в его толще.

Магнитометрический метод обнаружения ферромагнитных объектов в грунте и воде. Позволяет зафиксировать пространственные искажения магнитного поля Земли, создаваемого ферромагнитным объектом поиска. Обнаружение диэлектрических (пластмассовых, деревянных и т.п.), а также диамагнитных (дюралюминий, золото, серебро, бронза и т.п.) объектов с использованием этого метода невозможно. Но при этом обнаружение локальных ферромагнитных объектов возможно практически в любых естественных укрывающих средах (глинистых и песчаных грунтах, пресной и морской воде, льдах и т.д.) на значительных глубинах. Такими объектами являются: стрелковое, старинное огнестрельное и холодное оружие, невзорвавшиеся авиабомбы и артиллерийские снаряды, большинство инженерных противотанковых, противодесантных и противопехотных мин, стальные нефте- и газопроводы и т.д.). В то же время использование переносной аппаратуры на основе этого метода внутри или вблизи современных сооружений (зданий, мостов, аэродромных покрытий и т.д.) затруднено из-за мешающего влияния стальных элементов в их конструкциях (арматуры, балок, труб и т.д.). Иногда и в горной местности, богатой металлосодержащими рудами, использование магнитометров затруднено.

Недостатком являются:

- высокая стоимость приборов (около 12000-20000 евро);

- большая масса прибора в рабочем положении (6-12 кг).

Индукционный метод обнаружения металлических объектов широко используется для обнаружения рукотворных объектов, выполненных из металла или имеющих отдельные металлические элементы в своей конструкции, причем металл может быть как ферромагнитным, так и диамагнитным.

Индукционный метод обнаружения проводящих металлических тел основан на регистрации вторичных полей вихревых потоков, возникающих в этих телах под воздействием первичного низкочастотного магнитного поля. Первичное магнитное поле создается с помощью катушек, питаемых переменным током. Вихревые токи зависят от силы тока возбуждающей (генераторной) катушки, его частоты и конфигурации проводящего тела (объекта поиска). Диапазон рабочих частот лежит в пределах от десятков Гц до десятков кГц.

Величина вторичного магнитного поля обратно пропорциональна кубу расстояния между объектом поиска и точкой наблюдения (приемной катушкой). Так как величина первичного магнитного поля, в свою очередь, также обратно пропорциональна кубу расстояния от генераторной катушки, отсюда следует, что величина принимаемого сигнала обратно пропорциональна шестой степени расстояния между индукционной поисковой системой (ПС) и объектом поиска. Практически дальность действия переносных индукционных ПС соизмерима с размерами объектов поиска.

Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России № 4 (32) 2006

Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России № 4 (32) 2006

Прием слабых вторичных сигналов в индукционных ПС должен осуществляться на фоне мешающего воздействия весьма сильного первичного сигнала (так называемого сигнала прямого прохождения). Селекция полезного сигнала, фактически сводящаяся к компенсации первичного сигнала, может быть:

- электрической - за счет подведения к входу приемника специального компенсирующего сигнала;

- временной - при импульсном режиме работы путем периодического подключения приемной катушки к входу приемника только во время отсутствия первичного поля;

- пространственной - за счет оптимального расположения в пространстве генераторных и приемных катушек, обеспечивающих минимальную индуктивную связь.

Современные индукционные миноискатели позволяют обнаруживать в грунте противотанковые мины с металлическими корпусами (типа ТМ-62М) на глубинах до 0,5...1,2 м, а мелкие предметы (типа автоматной гильзы) - на глубинах до 0,1...0,4 м. Ширина зоны обнаружения указанных предметов составляет 0,2...1,2 м.

Радиолокационное зондирование полупроводящих сред. Из всех известных методов обнаружения малоразмерных «рукотворных» объектов, в т.ч. и тайников, радиолокационный метод является одним из наиболее перспективных. Это объясняется прежде всего возможностью РЛС дистанционно обнаруживать и распознавать объекты независимо от метеоусловий и естественной освещенности Земли. Кроме того, СВЧ-зондирующие электромагнитные поля обладают проникающей способностью через укрывающие полупроводящие среды (грунт, растительность, снег, воду), под которыми могут находиться объекты поиска.

В настоящее время в России и за рубежом при разработке новых активных электромагнитных средств обнаружения малоразмерных объектов в полупроводящих средах используется в основном «информационно-силовой» подход. Он заключается в применении сверхширокополосных зондирующих сигналов с большой базой с последующей статистической обработкой принимаемой информации на основе встроенной микроЭВМ. Нелинейные свойства объектов поиска здесь не учитываются. Основными трудностями при практической реализации данного подхода являются многообразие сильных помех от неоднородностей, а также сложность фокусировки широкополосных электромагнитных полей вблизи раздела «воздух - грунт». Используются чаще всего радиоимпульсный и видеоимпульсный режимы работы. Первый проще в реализации, второй - более информативен (как более широкополосный). Однако серийная «подземная» радиолокационная аппаратура на свободном рынке как у нас в стране, так и за рубежом, отсутствует. Практически с начала 70-х гг. рядом зарубежных фирм (“СаЬрап” и др.) и отечественных организаций создаются только опытные образцы для использования в строительстве и гидрологии. Эти образцы изготовляются в переносном, возимом (на тележке) и воздушном (на вертолете) вариантах. Последний вариант используется для измерения толщины льда и обнаружения водоносных слоев в засушливых районах. Обнаруживать с вертолета подземные малоразмерные рукотворные объекты с использованием РЛС практически невозможно. Однако наземные радиолокационные установки способны это делать. С их помощью возможно обнаруживать в грунте тайники, инженерные мины, металлические и пластмассовые трубы, пустоты - на глубинах до нескольких метров с пространственным разрешением ± 0,3...0,5 м. Скорость поиска - 0,5...1 км/ч, полоса обнаружения - 0,5...1 м, масса - 15...60 кг.

Наиболее глубинной является РЛС с раздельными передающей и приемной антеннами. Для уменьшения мешающего сигнала прямого прохождения, а также сигнала «фоновой засветки», отраженного от раздела «воздух - грунт», целесообразно использовать антенны с различной поляризацией, а также разнос их в пространстве на расстояние не меньшее, чем размер апертуры. Кроме того, при относительно ровной поверхности раздела «воздух -грунт» можно применять экранирующие «юбочки» из радиорассеивающей металлизированной ткани вокруг раскрыва каждой из антенн - по высоте непосредственно до поверхности грунта.

Стоимость опытных отечественных и зарубежных образцов «подземных» РЛС весьма высока - десятки тысяч долларов США. Уровень квалификации оператора должен быть высоким. Все это сужает сферу применения метода. Однако радиолокационный метод является перспективным прежде всего из-за принципиальной возможности распознавания (формы, размеров, материала и др.) обнаруженных объектов.

Данный метод может использоваться тогда, когда применение электромагнитных методов (магнитометрического, индукционного и радиолокационного) затруднено:

- вблизи линий электропередачи (особенно высоковольтных);

- при сильном засорении верхнего слоя грунта очень мелкими металлическими предметами;

- при сильных эфирных помехах (в грозу, вблизи работающих радиостанций и РЛС);

- вблизи крупных сооружений (зданий, мостов и др.).

Пока задача по поиску металлических объектов в укрывающих средах решается путем комплексного применения различных средств поиска и другого оборудования, а также специальных тактических приемов. Причем набор средств определяется конкретными условиями выполнения задачи, уровнем квалификации персонала и финансовыми возможностями. Таким образом, в основном эффективность поисковых средств определяется степенью согласования между данными, поступающими от поискового элемента и слухом оператора. Анализ показал, что развитие этих средств сдерживается отсутствием акустических технологий позволяющих согласовать исходные данные со слуховой системой. Предлагаем использовать эту новую технологию, которая заключается:

1) в выборе сигналов подсветки, позволяющих реализовать метод синхронного детектирования с разверткой;

2) в согласовании частотно-временных характеристик сигналов от поисковых элементов с эффективным восприятием слуховой системы человека.

Рис. 2. Концептуальная схема функционирования металлообнаружителя

Предварительные расчеты показали, что новая информационная технология позволит на 30% повысить эффективность обнаружения металлических объектов в сравнении с существующими методами поиска.

Схема металлообнаружителя представлена на рис. 2. Она содержит:

- датчик (поисковый элемент), фиксирующий параметры физического явления -формирование электромагнитного поля от объекта поиска;

- генератор гармонических колебаний с частотой ^;

- узкополосный фильтр;

- синхронный детектор;

- полосовой фильтр на низких частотах;

- устройство согласования.

Сигнал от генератора взаимодействует с вторичным сигналом от объекта поиска, и результат взаимодействия поступает на вход датчика, который реализует измерение явления на частоте f0. С выхода датчика сигнал поступает на вход полосового фильтра и затем на вход синхронного детектора. В случае металлообнаружителя не применяется чистая схема метода синхронного детектирования, заключающаяся в возвращении полезного сигнала в

Д/ _

область низких частот с большой относительной частотой / 1 , где /2 = / — /0.

12

Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России № 4 (32) 2006

Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России № 4 (32) 2006

Причина использования этой операции состоит в том, что в металлообнаружителе в качестве устройства принятия решения используется слуховой анализатор человека (САЧ), эволюция которого сформировала зону эффективного приема в диапазоне от 200 Гц до 4000 Гц. Поэтому на другом конце синхронного детектора присутствует опорный сигнал с частотой /р так что разность этих частот f-f принадлежит указанному диапазону САЧ.

Оценим эффективность метода поиска металлоэлементов до восприятия САЧ. Пусть

низкочастотный сигнал s(t) от объекта поиска смешивается с шумом n(t). Обозначим смесь

соотношением: Xt)=s(t)+n(t).

Предположим, что сигнал явления и опорный гармонический сигнал взаимодействуют друг с другом с посредством операции умножения. После модуляции получим сигнал

s(t)cos(if0t + ф), который будет занимать полосу частот f0- В/2, f0 + В/2, а также

симметричную полосу для отрицательных частот. Действительно, поскольку s(t) вещественный сигнал, то его преобразование Фурье имеет модуль, представляющий собой четную функцию частоты, и фазу, представляющую собой нечетную функцию (симметрия Эрмита).

Пусть А - амплитуда изучаемого сигнала (по предположению константа), а Pn -мощность шума в полосе AF имеет постоянную спектральную плотность. Отношение сигнал/

шум s/n до обработки сигнала записывается как s/n = A /Pn. Пусть AB - эквивалентная

полоса пропускания избирательного усилителя (по определению эта величина эквивалентна полосе пропускания прямоугольного фильтра, позволяющего пропустить такую же энергию, как и избирательный фильтр), тогда отношение сигнал/шум на его выходе избирательного

усилителя (S/N)0 или, что то же самое, на входе синхронного детектора, равно: (S / N) = ((s / n) / AB )AF.

Здесь предполагается, что полезный сигнал s(t) занимает полосу AB. Пусть Т -интервал интегрирования последетекторного фильтра. Тогда отношение сигнал/шум на выходе синхронного детектора (S/N\ равно (условие согласованной фильтрации):

(S / N) = ABT(S /N)0.

С учетом (1) и (2) окончательно имеем: (S/ N)j = (ABT(s / n))/(AB/ AF) = TAF(s / n) = Es / N0,

где

Es = A 2T - энергия сигнала;

N0 = Pn / AF - спектральная плотность мощности шума.

Видно, что усиление (S / N)j /(s / n) = TAF является функцией частотной полосы шума, наложенного на сигнал, и интервала интегрирования Т, но не полосы избирательного фильтра, а помехоустойчивость синхронного детектора эквивалентна помехоустойчивости согласованного фильтра для детерминированного сигнала. Таким образом, синхронный детектор максимизирует потенциальное отношение сигнал/шум и является потенциальным приемником для гармонического сигнала.

Предположим, что сигнал s (t ) определен только в интервале 0 < t < T0 и не является гармоническим. Доказано, что для того, чтобы сигнал на выходе синхронного детектора не искажался фильтром низких частот, необходимо, чтобы гармоники разложения m в ряд Фурье содержали высокие частоты. Т.к. полоса, занимаемая сигналом, ограничена

интервалом AB , а m изменяется от - AB/ f0 до + AB/ f0, тогда для наибольшей частоты

сигнала s(t) можно определить номер самой высокой гармоники d = [AB / AW], где [...] -целая часть. Тогда самая высокочастотная гармоника запишется при условии начальной

фазы равной нулю соотношением (2 / n)Ad (sin{2nABT} / 2nABT).

Если требуется, чтобы сигнал 5 &) не искажался и чтобы амплитуда самой высокой частоты сигнала ЛВ сохранялась с заданной точностью, необходимо поддерживать величину ТЛВ малой (в случае низкочастотного фильтра с постоянной ЯС = т необходимо Т определить как 2 т). Для получения погрешности, не превышающей 1%, требуется выполнить условие (п{2яЛВТ}/(2яЛВТ)> 1-0,0.01 = 0.99, т.е. ТЛВ < 0.075.

Видно, что для повышения помехоустойчивости необходимо увеличивать энергию сигнала Е5, а это достигается увеличением длительности сигнала Т. С другой стороны, для

высокой точности восстановления сигнала требуется уменьшать произведение ТЛВ. Таким образом, имеются два взаимоисключающих требования:

- Т должно быть максимально большим для улучшения отношения сигнал/шум;

- Т (или т для низкочастотного фильтра) не должно быть слишком большим, т.к.

условие восстановления 5 (?) без искажений есть Т = Т < 0. 074 / Л В .

Таким образом, применение методов синхронного детектирования в задачах обнаружения металлоэлементов имеет потенциальное ограничение помехоустойчивости, т.к. требуется дополнительная априорная информация по форме сигнала. Решить данную проблему можно с использованием слуха человека.

Известно, что САЧ не требует априорной информации о сигнале и может быть приближен к оптимальному обнаружителю. Тем не менее необходимо обратить внимание на невозможность получения большого времени интегрирования САЧ как устройства принятия решения. Для достижения эффективного приема формируется проблема согласования параметров сигналов с областью эффективного приема САЧ.

Под согласованием акустических сигналов со слуховым анализатором оператора понимается процедура выбора параметров сигналов и шумов и разработки устройств, оптимизирующих задачу их приема САЧ.

Известно, что САЧ как приемник сигналов реализует эффективную обработку не только в определенном диапазоне частот, но и с определенными размерами масштабов (количеством волн) сигналов. По-видимому, причина этого факта заключается в том, что исходя из ограничения размера «частотно-временного окна» когерентной обработки сигнала для акустического канала, САЧ не имело смысла формировать правило обработки сигналов с размерами, превосходящими имеющийся размер для среды. Поскольку инвариантом частотновременного «размера» является количество волн, в экспериментальных исследованиях исследовались оценки вероятностных характеристик САЧ в функции от количества волн. Ранее проводимые экспериментальные исследования для тонально-импульсных сигналов показывали, что эффективный прием слуховой системы достигается при обнаружении сигналов в диапазоне 100-4000 Гц с количеством 32-128 полных колебаний (волн). Указанную частотно-временную область называю областью эффективного приема САЧ.

Таким образом, при условии задания определенного частотно-временного размера входного сигнала необходимо преобразовать указанный частотно-временной размер в частотно-временную область эффективного приема. В качестве операции согласования сигналов, близких к нулевым частотам, со слуховой системой человека предлагается

применить операцию транспонирования сигналов вида: 5 ( -\[ш (а^), где

а - коэффициент транспонирования сигнала;

5 ( ) - исходный сигнал.

Очевидно, что при приеме сигналов в области частот, близких к нулевым (1-40 Гц),

требуется для согласования взять коэффициент транспонирования а = 100 . Если из соображений технического характера выбираются сигналы с большим количеством волн, то для согласования указанных сигналов недостаточно применения операции транспонирования, т.к. последняя операция изменяет только масштаб сигнала. Предложено для согласования САЧ использовать комбинацию операций транспонирования и гетеродинирования сигналов. Транспонирование применено для согласования САЧ с сигналами, близкими к нулевым частотам.

Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России № 4 (32) 2006

Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России № 4 (32) 2006

Согласование таких сигналов с САЧ можно достичь путем применения операции транспонирования к низкочастотному процессу. Поскольку масштаб исходного процесса в

а раз больше масштаба требуемого выходного процесса, необходимо при цифровой реализации метода предусмотреть согласование этих масштабов. Суть указанного согласования состоит в следующем:

- формируется буфер данных с длинной выборки И;

- по кольцу со сдвигом т О ^ (Ы ) непрерывно с частотой дискретизации снимаются данные;

- частота дискретизации входного низкочастотного процесса /0 связывается с

частотой выдачи данных для САЧ условием Л = /0(Ы/п +1), где п = 1,2- целое положительное число.

Так как а = /0 / , то требуемый объем данных для кольца равен: N = (а - 1)п .

Для исключения субъективного восприятия скачка на «стыке» кольца необходимо увеличивать число И, т.е. увеличивать периметр кольца. Однако необходимо помнить, что увеличение размера кольца приводит к увеличению времени переходного процесса с момента запуска устройства транспонирования.

Из условия согласования оклика устройства транспонирования с САЧ необходимо

также требовать, чтобы размер кольца был больше N > 640.

Таким образом, показано, что в основу существующего метода обнаружения металлоэлементов положен метод синхронного детектирования, выход которого подключается к САЧ. Повышение помехоустойчивости метода обнаружения решается в согласовании, с одной стороны, увеличения времени интегрирования, с другой стороны, -согласования с САЧ.

При обнаружении металлических объектов главная проблема состоит в распознавании полезного сигнала на фоне многочисленных помех от неоднородностей окружающей среды и различных включений. При этом необходимо учитывать как априорную информацию об объекте поиска (размеры, материалы и т.д.), так и свойства укрывающей среды, климатические условия. Например, в настоящее время при мониторинге грунта с использованием индукционных и радиоволновых приборов на десяток помех приходится только один полезный сигнал.

Ни один современный прибор не может определить координаты залегания объектов, дать их классификацию или их идентифицировать.

Требуется создание аппаратуры с датчиками, согласованными со слуховой системой оператора, что позволит обеспечить высокую помехоустойчивость прибора поиска. Требования высокой помехоустойчивости подиктованы тем, что в грунте как среде прохождения сигнала, он (сигнал) значительно ослабевает, особенно в условиях повышенной помеховой обстановки.

Можно ожидать, что решение задачи повышения помехоустойчивости будет достигнуто за счет снижения шумности поисковых элементов или за счет новых технологий получения и обработки сигналов от объектов поиска.

На наш взгляд, развитие направления исследования, связанного со снижением шумности поисковых элементов, не противоречит развитию направления по совершенствованию процедур обработки сигнала. Наоборот, их комплексное применение может быть наиболее успешным.

Для развития направления, связанного с применением новых информационных технологий получения и обработки сигналов от объектов поиска, необходимо на первом этапе решить проблему определения координат объектов и их классификации (идентификации). Однако ее решение, в т.ч. классификация объектов, на уровне развития современных информационных технологий затрудняется в силу ряда объективных причин:

- недостаточный уровень экспериментальных данных по оценке влияния среды (грунта) на распространение сигналов от объектов поиска;

- отсутствие признаков для классификации объектов обнаружения.

Кроме того, получение указанных выше данных и классификация систем поиска потребовали бы значительных организационных и финансовых затрат.

В этой связи для обнаружения и классификации объектов необходимо использовать устройство, созданное природой в течение многовековой эволюции, а именно - слух человека или слуховой анализатор человека (САЧ).

Для решения этих задач необходимо выбрать параметры сигналов (частота, диапазон сигнала от поискового элемента, его длительность).

На наш взгляд, эти задачи можно решить, используя в качестве системы классификации слуховую систему человека. Об уникальности подобной системы говорит применение слуха в гидроакустике.

Преимуществами предлагаемого метода являются:

- формирование согласованных со слухом сигналов, позволяющих оператору проводить идентификацию объекта поиска. В итоге оператор может не только обнаруживать посторонний объект, но и ответить на вопрос о структуре и составе объекта поиска;

- определение координат залегания объектов;

- обеспечение высоконадежного и экологически безопасного мониторинга грунтов строительных площадок.

Немаловажное значение имеют также низкая стоимость, гарантированная безопасность для оператора, простота конструкции, отсутствие необходимости доводки и сложной регулировки на месте применения, мобильность, транспортабельность.

При использовании прибора оператор получает дополнительный канал восприятия информации, характеризующийся высокой помехоустойчивостью. В настоящее время проведены теоретические исследования, положенные в основу данной статьи.

Н.В. Семенов*

Критерии классификации микропроцессорных устройств при квалификации преступлений в сфере компьютерной информации

Гл. 28 Уголовного кодекса РФ предусматривает ответственность за преступления в сфере компьютерной информации:

«Статья 272. Неправомерный доступ к компьютерной информации.

1. Неправомерный доступ к охраняемой законом компьютерной информации, то есть информации на машинном носителе, в электронно-вычислительной машине (ЭВМ), системе ЭВМ или их сети, если это деяние повлекло уничтожение, блокирование, модификацию либо копирование информации, нарушение работы ЭВМ, системы ЭВМ или их сети, -наказывается...»

«Статья 273. Создание, использование и распространение вредоносных программ для ЭВМ. 1. Создание программ для ЭВМ или внесение изменений в существующие программы, заведомо приводящих к несанкционированному уничтожению, блокированию, модификации либо копированию информации, нарушению работы ЭВМ, системы ЭВМ или их сети, а равно использование либо распространение таких программ или машинных носителей с такими программами - наказываются.»

«Статья 274. Нарушение правил эксплуатации ЭВМ, системы ЭВМ или их сети.

1. Нарушение правил эксплуатации ЭВМ, системы ЭВМ или их сети лицом, имеющим доступ к ЭВМ, системе ЭВМ или их сети, повлекшее уничтожение, блокирование или модификацию охраняемой законом информации ЭВМ, если это деяние причинило существенный вред, - наказывается.»

Нетрудно заметить, что в приведенных выше текстах употребляются два понятия «компьютер» (в выражении «компьютерная информация») и «электронно-вычислительная машина (ЭВМ)». Как же они соотносятся друг с другом?

* Заведующий отделом исследования и внедрения в экспертную деятельность информационных технологий ГУ СЗРЦСЭ МЮ РФ.

Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России № 4 (32) 2006