Разработка методического обеспечения оценки устойчивости систем видеонаблюдения при внешних мощных электромагнитных воздействиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Ольшевский, Александр Николаевич

• Ольшевский, Александр Николаевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ольшевский, Александр Николаевич

Список принятых сокращений.

Введение.5.

1.Анализ состояния проблемы и выбор направлений исследований устойчивости систем видеонаблюдения при воздействии мощных импульсных электромагнитных полей (МИЭМП).

1.1 Анализ состояния работ по разработке национальных и международных стандартов по ЭМС.

1.1.1 Международные и национальные стандарты по ЭМС.

1.1.2 Требования стандартов по параметрам МИЭМП.

1.1.3 Методы и средства испытаний.

1.2. Общая характеристика систем видеонаблюдения как объектов, подверженных воздействию мощных электромагнитных полей.

1.3. Анализ современных методов оценки стойкости систем видеонаблюдения

1.3.1 Расчетные методы.

1.3.2 Экспериментальные методы.

1.3.3 Расчетно- экспериментальные методы.

1.4. Анализ результатов испытаний.

1.5. Выбор направлений исследований и постановка задач.

2. Обоснование требований к системам видеонаблюдения, методам и средствам их испытаний.

2.1. Требования к системе видеонаблюдения в условиях воздействия МИЭМП.

2.2. Обоснование требований к средствам измерений и излучателям мощных электромагнитных полей.

2.3. Требования к конструктивным и эксплуатационным характеристикам средств измерений и генерирования полей.

Выводы по главе.;.

3.Теоретические исследования. Современные численные методики и результаты оценки воздействия мощных импульсных ЭМП на видеосистемы.

3.1. Совершенствование расчетных методик оценки устойчивости систем видеонаблюдения к воздействию ■ •

МИЭМП.

3.2. Физико-математическая модель процесса взаимодействия электромагнитного поля с прводящими объектами.

3.3. Расчет токов для модельной геометрии и оценка эффективности поражающего действия ЭМИ различных источников на технические средства.

3.4. Разработка расчетных методик оценки эффективности экранирования.;.:.

3.5. Примеры расчета эффективности электромагнитного экранирования.

Выводы по главе.

4. Методики,средства и результаты экспериментальных исследований.

4.1 .Научно-методическое обеспечение проведения экспериментальных исследований устойчивости типовых элементов систем видеонаблюдения к воздействию СКИ ЭМП.

4.1.1. Существующая экспериментальная база для оценки устойчивости СВ к воздействию СКИ ЭМП.

4.1.2. Выбор объектов для проведения экспериментальных исследований.

4.1.3. Средства для проведения экспериментальных исследований.

4.2. Разработка типовой программы - методики проведения экспериментальных исследований устойчивости систем видеонаблюдения к воздействию мощных СКИ ЭМП.

4.2.1. Программа проведения экспериментальных исследований.

4.2.2. Методики экспериментальных исследований.

4.2.3. Программа - методика проведения экспериментальных исследований воздействия СКИ ЭМП на системы видеонаблюдения.

4.3. Экспериментальные исследования и результаты воздействия СКИ ЭМП и гармонических полей на системы видеонаблюдения.

4.4. Разработка рекомендаций по обеспечению устойчивости систем видеонаблюдения к воздействию ЭМИ.

Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методического обеспечения оценки устойчивости систем видеонаблюдения при внешних мощных электромагнитных воздействиях»

В настоящее время наблюдается стремительное развитие информационно-телекоммуникационных систем и радиоэлектронной аппаратуры, результатом которого становится появление нового типа устройств, использующих цифровые технологии на основе как проводных, так и беспроводных линий связи. Достигаемое быстродействие подобных систем осуществляется за счет их миниатюризация и снижения уровня энергетического потребления, которое приводит к значительному уменьшению степени помехозащищенности к внешним электромагнитным полям, в особенности к сверхширокополосным электромагнитным импульсам [1-3].

Особенностью данного типа излучения является соразмерность длительности воздействующих импульсов с длительностью рабочих импульсов, сопровождающих обработку цифровой информации [4]. В соответствии с этим для своевременной разработки методов защиты и оценки уровней восприимчивости аппаратуры, с учетом вступающих в действие международных стандартов МЭК 61000 необходимо проводить испытания как вновь разрабатываемых, так и ранее созданных технических средств па стойкость к воздействию сверхкоротких (СК) электромагнитных импульсов (ЭМИ) [5-8 ].

Проведение подобных испытаний требует разработки современного научно-методического обеспечения.

Характеристики излучаемых мощных импульсных электромагнитных полей (МИЭМП) находятся в следующих амплитудно-временных диапазонах: амплитуда импульсов напряженности электрического поля Е = 1-К00 кВ/м; длительность фронта импульса - 0,1н-5 не; длительность импульсов на полувысоте -1-^20 не; частота повторения 0-10 кГц [4].

Сложность измерений параметров ЭМИ заключается в жестких требованиях к широкополосности и помехоустойчивости измерительных каналов, при этом их переходная характеристика должна быть близка к ступенчатой.

Диссертация посвящена исследованиям по разработке и совершенствованию методического обеспечения испытаний технических средств на примере систем видеонаблюдепия (СВ) при воздействии электромагнитных импульсов субнаносекундного диапазона и гармонических полей.

Актуальность работы обусловлена тем, что современные технические средства (ТС) насыщены радиоэлектронной аппаратурой, изготовленной с использованием микросхем, микропроцессоров, чипов и т.п., функционирующих при малых уровнях тока и напряжения.

Поэтому воздействие на технические средства электромагнитных полей источников природного и техногенного происхождения может привести к сбоям или отказам в работе аппаратуры. В результате таких сбоев или отказов аппаратуры нарушается ее функционирование.

Учитывая насыщенность ТС аппаратурой со сложными электрическими цепями, их стойкость в условиях воздействия ЭМП обычно оценивается экспериментально с использованием установок-имитаторов ЭМП и генераторов ЭМИ.

Для обеспечения испытаний и оценки стойкости аппаратуры СВ в условиях воздействия ЭМИ с использованием имитаторов в соответствии с современными требованиями необходима разработка соответствующих методик измерений внешних полей и электромагнитных наводок во внутренних объемах объектов и испытаний.

В последние десятилетия наблюдается постоянно возрастающий интерес к исследованию и использованию в задачах радиотехники нового типа электромагнитных волн - электромагнитных импульсов (ЭМИ). В природе источником ЭМИ являются импульсные токи, сопровождающие нестационарные природные явления - геомагнитные бури, удары молнии, электростатические разряды. В технике источниками ЭМИ являются электромагнитные поля радиопередающих и радиолокационных станций, высоковольтные линии электропередачи, импульсные электротехнические устройства. Источником наиболее мощного ЭМИ является ядерный взрыв (ЯВ). С началом решения проблемы защиты от воздействия ЭМИ ЯВ начинались активные исследования механизмов взаимодействия ЭМИ с РЭА. Исследования стимулировались также широким распространением микроэлектроники в современных информационных системах учета, планирования и регулирования. Воздействие ЭМИ приводит к возрастанию вероятности отказов ответственных систем управления и связи.

Поэтому актуальными в этих условиях становятся проблемы защиты информационных ресурсов, оценка устойчивости гражданских объектов, обеспечение функциональной безопасности информационных и телекоммуникационных систем. Решение этих проблем проводится по следующим основным направлениям:

1. Задание в качестве требований в нормативно-технических документах обоснованных, типизированных параметров электромагнитных факторов природного и техногенного происхождения.

2. Создание и модернизация имитаторов для воспроизведепия заданных в стандартах параметров электромагнитных полей ЭМИ ЯВ и СШП ЭМИ.

3. Разработка средств измерений.

4. Испытание объектов к действию электромагнитных факторов с использованием имитаторов ЭМИ.

5. Разработка методов и средств защиты.

6. Обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) технических систем.

В нашей стране и за рубежом ведется целенаправленная работа по разработке стандартов [9].

По оценке специалистов проблема ЭМС и устойчивость технических средств к ЭМИ выходит на ведущую позицию при разработке электронной и телекоммуникационной аппаратуры и систем на их основе.

Для испытаний радиотехнических средств на стойкость к воздействию ЭМИ ЯВ в экономически развитых странах было сооружено несколько десятков имитаторов ЭМИ ЯВ.

Дальнейшие исследования в области генерирования и измерения параметров ЭМИ проводились в направлении разработки излучающих имитаторов ЭМИ ЯВ и средств измерений параметров в наносекундной области.

В настоящее время в развитии телекоммуникационных технологий наблюдается интенсивное освоение нового типа радиоволн - коротких сверхширокополосных (сверхкоротких) электромагнитных импульсов[10 ].

Они имеют длительность порядка 0,1 не. Было установлено, что подобный тип электромагнитных волн чрезвычайно эффективен для передачи цифровой информации, а также для сверхширокополосной (в первую очередь для подповерхностной) радиолокации с разрешением образа объекта.

На основе этой технологии за рубежом разработаны и проходят испытания устройства скрытой телефонной радиосвязи, приемо-передающие устройства для бескабельных локальных компьютерных сетей, высокоточные системы местоопределения. Испытываются локаторы для обнаружения в грунте пластиковых мин, для дальиометрии и систем охранной сигнализации, для контроля расстояний на транспорте и для дистанциоиного контроля пульса и дыхания человека.

Для метрологического обеспечения телекоммуникационных технологий, использующих сверхкороткие электромагнитные импульсы (СК ЭМИ), необходимы средства измерений параметров этих импульсов, быстродействие которых должно быть менее 100 пс. Практика показала, что единственным типом средств измерений, обеспечивающим требуемую широкополосность являются полосковые измерительные преобразователи. Развитие полосковых измерительных преобразователей проходило в направлении сокращения времени нарастания их переходной характеристики[4]. i

По мере развития теории и технических средств генерирования, излучения и измерения коротких ЭМИ, имеющих субнаносекундную длительность, стала развиваться концепция об исключительном значении коротких сверхширокополосных электромагнитных импульсов (СШП ЭМИ, английская аббревиатура UWB ЕМР) в прикладной электродинамике. Отечественными и зарубежными специалистами были показаны возможности остронаправленного излучения повторяющихся СШП ЭМИ субпаносекундной длительности и эффективной регистрации с помощью устройств, аналогичных стробоскопическому осциллографу. При воздействии СШП ЭМИ на компьютеры и цифровые устройства в их цепях наводятся сигналы, аналогичные рабочим, что приводит к нарушению работы цифровых систем. По единодушному мнению отечественных и зарубежных специалистов, относительная простота изготовления мощных передвижных излучателей СШП ЭМИ позволяет прогнозировать' их использование в террористических целях для нарушения работы I компьютеризованных государственных инфраструктур.

Необходимым условием развертывания работ в трех перечисленных направлениях (связь, локация, борьба с электромагнитным терроризмом) является решение проблем - методического обеспечения исследований и испытаний ТС.

Одной из наиболее актуальных задач при оценке стойкости ТС в условиях воздействия сверхкоротких электромагнитных излучений в соответствии с требованиями ГОСТ и стандартов МЭК является проблема воспроизведения необходимых параметров нагружения в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин воли. Для проведения таких исследований требуется разработка новых методов и соответствующий комплекс установок - имитаторов электромагнитных излучений для испытаний аппаратуры и стационарных объектов. Это позволит повысить. достоверность исследований устойчивости ТС, обеспечит их стойкость и 1 взрывобезопаспость на всех этапах жизненного цикла(храпение, транспортировка, эксплуатация).

Следовательно, задача разработки методов расчета воздействия мощных импульсных электромагнитных полей (МИЭМП) измерений полей узконаправленных антенных систем и совершенствования методов испытаний является в настоящее время актуальной.

Настоящая работа посвящена теоретическому обобщению и решению научной задачи имеющей важное значение, а, именно, разработке научно-методических основ обеспечения устойчивости систем видеонаблюдения к воздействию мощного электромагнитного импульса в широком диапазоне амплитудно-временных параметров.

Актуальность поставленной научной задачи определяется: необходимостью создания и совершенствования систем видеонаблюдения, соответствующих современным требованиям, предъявляемым к их надежности и устойчивости в условиях воздействия МИЭМП в широком диапазоне частот и амплитуд; слабой теоретической и экспериментальной изученностью воздействия наносекундных электромагнитных полей на СВ и ее элементы; . отсутствием требований к методам защиты оборудования СВ от МИЭМП.

Основной целью диссертационной работы является разработка и совершенствованию методов и средств оценки устойчивости систем видеонаблюдения в условиях воздействия мощных сверхкоротких электромагнитных импульсов и гармонических электромагнитных полей.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи: • Провести анализ состояния работ по разработке национальных и международных стандартов в части задания требований к техническим средствам по параметрам мощных импульсных ЭМП, методам и средствам испытаний.

• Проанализировать существующие методы и средства измерений импульсных электромагнитных полей с целью определения возможностей их применения для оценки электромагнитной обстановки при испытаниях СВ па действие ЭМИ;

• На основе проведенного аиализа обосновать требования к СВ, средствам измерений и генерации ЭМП;

• Усовершенствовать физико-математический аппарат для оценки воздействия импульсных ЭМП субнаносекундного диапазона на типовые элементы СВ;

• Разработать научно-методическое обеспечение испытаний СВ с помощью' излучателей СК ЭМИ;

• Провести экспериментальные исследования устойчивости СВ к воздействию СК ЭМИ, гармонических полей и разработать рекомендации по защите СВ.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

• требования к СВ в условиях электромагнитного воздействия гармонических и СК ЭМИ;

• результаты расчета взаимодействия внешнего импульсного электромагнитного поля с системой линейных проводников;

• методики испытаний современных систем видеонаблюдения в условиях воздействия СК ЭМИ;

• результаты экспериментальных исследований воздействия мощных ЭМП па СВ;

• рекомендации по обеспечению помехоустойчивости систем видеопаблюдения в сложной электромагнитной обстановке.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается: в результатах теоретических и экспериментальных исследований физических процессов взаимодействия импульсных ЭМП с техническими средствами; в разработке методов расчета воздействия ЭМИ на технические средства СВ объектов, что позволяет оценивать электромагнитную обстановку вне и внутри реального объекта и прогнозировать характеристики воздействия ЭМИ на элементы технических систем различного назначения; в разработанных на основе результатов исследований методик проведения испытаний в условиях воздействия ЭМП субнаносекундного диапазона; в получении новых экспериментальных данных по устойчивости элементов СВ к воздействию ЭМИ; в разработке научно-обоснованных мероприятий по повышению устойчивости СВ к намеренным силовым электромагнитным воздействиям.

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Ольшевский, Александр Николаевич

Результаты работы могут быть использованы: в НИУ, занимающимися проектированием и испытанием стационарных узлов связи на действие электромагнитных импульсов; для получения типовых параметров воздействия сверхкоротких электромагнитных полей на телекоммуникации офисов, интеллектуальных зданий; при разработке методик нагружеиия при испытании оборудования и систем и. обосновании требований на средства защиты; f I для использования при разработке рабочих проектов международных стандартов по методам расчета воздействия электромагнитных импульсов на технические средства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом, определяющим научную и практическую значимость, выполненных в работе исследований, является разработка научно-методических основ оценки устойчивости систем видеонаблюдения при внешних мощных электромагнитных воздействиях, включающих в себя:

• обоснование требований к системам видеонаблюдения и средствам измерения параметров полей и характеристик излучателей;

• разработку математических моделей расчета взаимодействия мощных импульсных электромагнитных полей с экранами и системой проводников;

• проведение комплекса экспериментальных исследований воздействия J полей излучателей на аппаратуру систем видеонаблюдения.

Наиболее важные конкретные научные результаты, полученные в ходе исследований, состоят в следующем:

1. Проведен анализ состояния проблемы и направлений исследований устойчивости систем видеонаблюдения при воздействии мощных импульсных электромагнитных полей.

Проведен анализ состояния работ по разработке национальных и международных стандартов в части задания требований к техническим средствам по параметрам мощных импульсных электромагнитных полей, методам и средствам испытаний.

Рассмотрены современные расчетные, расчетно-экспериментальные и экспериментальные методы оценки стойкости систем видеонаблюдения к различным 1 видам электромагнитных полей.

Экспериментальная оценка стойкости осуществляется путем проведения испытаний на моделирующих установках, создающих импульсные электромагнитные поля с характеристиками, соответствующими заданным требованиям или близким к ним. Экспериментальная оценка дает более достоверные результаты по сравнению с другими методами (полнее учитывает функциональные связи, конструктивные особенности), поэтому если представляется возможность испытать объект в целом, то она является определяющей.

Расчетную оценку стойкости аппаратуры проводят с использованием математических моделей, которые учитывают зависимость ее характеристик (параметров). от параметров воздействующего электромагнитного поля. При расчетной оценке стойкости: получаются количественные данные для прогнозирования возможности создания аппаратуры с заданной стойкостью и сравнительной оценки различных вариантов построения аппаратуры и ее составных частей; определяются показатели стойкости подсистем аппаратуры входных устройств, связанных с антенно-фидерными системами, кабельными и проводными линиями, отдельных цепей и схем аппаратуры; оценивается экранирующее действие элементов конструкции аппаратуры и окружающей среды; определяется влияние на стойкость аппаратуры, ее ориентация по отношению к векторам составляющих электромагнитных полей; обосновывается выбор составных частей аппаратуры для экспериментальных оценок на стойкость к действию электромагнитных полей.

Расчетно-экспериментальная оценка стойкости аппаратуры предполагает сочетание экспериментальных и расчетных методов. В тех случаях, когда образец (ввиду его протяженности, больших габаритов) не представляется возможным испытать в целом, проводятся испытания составных частей изделия в электромагнитных полей имитаторов, а реакция протяженных элементов изделия (кабельных линий, антенно-фидерных устройств и др.) оценивается расчетным путем. Расчетные данные используются при выборе нагрузок и генераторов напряжения (тока).

Дана общая характеристика систем видеонаблюдения как объектов, подверженных воздействию электромагнитных излучений. Показано, что проблема защиты этих систем от воздействия электромагнитных импульсов стала особенно актуальной в связи с разработкой новых типов источников электромагнитной энергии - генераторов сверхширокополосных электромагнитных импульсов, которые характеризуются более. высокими значениями электромагнитных полей и более короткими временными характеристиками, лежащими в наносекундной области.

Рассмотрены особенности построения систем видеонаблюдения с точки зрения поражающего действия сверхширокополосных электромагнитных импульсов различных видов. Анализ устойчивости элементов систем видеонаблюдения показал, что для обеспечения надежного функционирования этих систем в условиях воздействия сверхширокополосных электромагнитных импульсов необходимо проведение комплекса исследований по оценке этого воздействия и разработке методов и средств их защиты.

Проведен анализ параметров существующих генераторов сверхширокополосных электромагнитных импульсов и перспективных разработок. Анализ характеристик излучателей показывает, что методы оценки устойчивости систем видеонаблюдения и требования к средствам защиты их от сверхширокополосных электромагнитных' импульсов должны разрабатываться, исходя из следующих параметров | электромагнитных полей:

- напряженность электрического поля в диапазоне от 1 до 100 кВ/м;

- длительность фронта импульса - от 100 до 500 пс;

- длительность импульса - от сотен пикосекунд до единиц наносекунд; Проведен анализ механизмов воздействия сверхширокополосных электромагнитных импульсов на систем видеонаблюдения и ее элементы. Установлено, что оценку влияния сверхширокополосных электромагнитных импульсов на систем видеонаблюдения необходимо осуществлять комплексным методом, включая такие направления, проникновение электромагнитных импульсов в экраны, воздействие наведенных в соединительных линиях перенапряжений на входы-выходы аппаратуры и печатные платы.

2. Обоснованы требования к методам и средствам испытаний систем | видеонаблюдения па стойкость к воздействию импульсных электромагнитных полей.

Обоснование требований выполнено с учетом требований современных нормативно-технических документов и стандартов по электромагнитной совместимости.

Обоснованы требования к метрологическим и конструктивным характеристикам излучателей. На основе обоснованных требований определен тип излучателей -полупроводниковые излучатели, разработанные во ВНИИОФИ.

3. Проведены теоретические исследования и разработаны современные численные методики оценки воздействия мощных импульсных электромагнитных полей на элементы видеосистемы.

На основе интегрального уравнения электрического поля и метода моментов разработаны физико-математические модели, описывающие процесс взаимодействия электрического поля с проволочными структурами и проводящими поверхностями. В моделях используется аппроксимация геометрии линейными проволочными элементами произвольной ориентации и треугольными элементами поверхности, что позволяет моделировать сложные проводящие объекты. Получены расчетные формулы для обеих моделей.

Предложены методы расчета амплитудно-временных параметров токов и напряжений, наводимых в системах проводников и кабельных линиях. Показано, что задача по расчету реакции кабельных линий на воздействие сверхширокополосных электромагнитных импульсов может быть решена методом моментов.

На основе интегрального уравнения электрического поля и метода моментов разработана математическая модель проволочного объекта и программа для расчета токов и напряжений, наводимых в проволочных проводниках при воздействии импульсного электромагнитного поля. Правильность расчетных соотношений и программы проверялась путем сравнения результатов тестовых расчетов с данными из других источников. С использованием программы решена модельная задача о наводке па прямой провод, приведены результаты расчетов и оценок максимальных значений наводимых токов. Максимальная амплитуда тока для проводников длиной до 20 м при амплитуде воздействующего импульса 1 В/м составила примерно 5,5 мА. Соответствующее этому току напряжение на нагрузке 50 Ом (при условии, что сопротивление нагрузки расположено в точке, где достигается максимальная амплитуда тока) составит около 0,25 В.

Разработанные и усовершенствованные математические модели применительно к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов реализованы на современных ПЭВМ и позволяют оперативно рассчитать амплитудно-временные параметры токов и напряжений, наводимых во внешних кабельных линиях систем контроля доступа.

Проведена количественная оценка стойкости элементов систем видеоиаблюдения к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов на основе разработанных методов расчета с анализом и обобщением полученных результатов.

4. Разработано научно-методическое обеспечение экспериментальных исследований воздействия мощных импульсных электромагнитных полей на видеосистемы.

На основе разработанных программ-методик проведены экспериментальные исследования воздействия сверхширокополосных электромагнитных полей с наносекундными фронтами, которые показали, что систем видеоиаблюдения не удовлетворяют требованиям по устойчивости к действию импульсных полей.

Показано, что существующие защитные средства в части быстродействия не в полной мере позволяют обеспечить эффективную защиту некоторых видов систем от действия сверхширокополосных электромагнитных импульсов, поэтому необходима либо i их доработка, либо разработка целевым назначением принципиально новых защитных устройств.

Приведены экспериментальные исследования воздействия сверхширокополосных электромагнитных импульсов на различные компоненты систем видеонаблюдения .

Выявлены оптимальные режимы воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов на элементы систем видеонаблюдения и информационных инфраструктур.

Предложенные методы и программные средства являются методической основой для научно-обоснованных решений по обеспечению стойкости систем видеонаблюдения и повышению помехозащищенности, отвечающей требованиям стандартов МЭК.

Современная методология технических методов и средств оценки стойкости систем видеоиаблюдеиия базируется на подходах обеспечения электромагнитной совместимости, I в которых выделены основные методы ослабления электромагнитных излучений - ' экранирование и заземление.

Эти методы и средства обеспечивают решение задач защиты от внешних низкочастотных локальных электромагнитных воздействий, но применительно к воздействию сверхкоротких электромагнитных полей, требуют доработки.

5.Рзработаны предложения и рекомендации по защите систем видеонаблюдения и направлениям перспективных исследований.

По результатам проведенных исследований разработаны рекомендации по совершенствованию методов средств защиты систем видеонаблюдения от воздействия сверхкоротких электромагнитных полей.

Исследованный в работе механизм воздействия показал, что основным каналом • проникновения в современные систем видеонаблюдения мощных импульсных наводок j являются кабельные линии, антенны и неоднородности в экранах. Защита аппаратуры и ПЭВМ от воздействия наводок в кабельных линиях, антеннах является первоочередной.

На основе результатов испытаний разработаны рекомендации по увеличению помехоустойчивости и защищенности систем видеонаблюдения . Показано, что наиболее простым и эффективным способом защиты систем видеонаблюдения является экранировка всех подверженных воздействию объектов. В качестве эффективных экранов для защиты от сверхкоротких электромагнитных полей и могут быть использованы металлические сетки, сплошные металлические тонкостенные экраны.

Дальнейшие исследования в области расчета токов и напряжений в технических средствах при воздействии сверхширокополосных электромагнитных импульсов предполагается проводить по следующим направлениям:

• разработка приближенных методов расчета воздействия сверхширокополосных электромагнитных импульсов на протяженные проводники для оценки импульсных наведенных токов и напряжений в кабельных линиях;

• оценка токов и напряжений в прямых проводниках с длиной более 20 м;

• проведение расчетов для более сложных геометрий проводника.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ольшевский, Александр Николаевич, 2007 год

1. Уильяме Т. ЭМС для разработчиков продукции. М., Издательский Дом «Технологии»,2003.

2. Уильяме Т., Армстронг К. ЭМС для систем и установок. М., Издательский Дом «Технологии»,2004.

3. Сахаров К.Ю. Излучатели сверхкоротких электромагнитных импульсов и методы измерений их параметров. Монография, Москва, 2006.

4. Кечиев Л.Н., Пожидаев Е.Д., Защита электронных средств от воздействия статического электричества. М., Издательский Дом «Технологии», 2005.

5. Кечиев Л.Н., Степанов П.В., Арчаков О.Н., Ольшевский А.Н., Электромагнитная. совместимость технических средств: проблемы и решения. Московский союз научных и общественных объединений, сборник научно-технических статей, Москва, 2006, с 34-45.

6. Гусева Ю.А., Кармашев B.C., Кечиев Л.Н. Основы технического регулирования в области ЭМС. М.: "Европейский центр по качеству", 2004. - 149 с.

7. Литвак И.И. Телевизионные системы. М.МИЭМД990.

8. Акбашев Б.Б., Михеев О.В., Ольшевский А.Н., Степанов. П.В. Основные направления исследований по проблеме ЭМС устройств телекоммуникаций. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.,2006,с. 18-20.

9. MIL-HDBK-235. Military Handbook. Electromagnetic (Radiated) Environment Considerations for Design and Procurement of Electrical and Electronic Equipment, Subsystems and Systems. General Guidance. 1993.-20 p.

10. MIL-STD-461E. Interface Standard. Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems and Equipment. Department of Defense, 1999.-252 p.

11. MIL-STD-464. Interface Standard. Electromagnetic Environmental Effects. Requirements For Systems. Department of Defense, 1997. - 116 p.

12. Слюсар В.И. Генераторы супермощных электромагнитных импульсов в информационных войнах. Обзор. Электроника: наука, технология, бизнес, N5, 2002.

13. Носов В.В. ЭМС и значение стандартов МЭК. Технологии ЭМС, N1,2002.

14. Балюк Н.В. ЭМС. Устойчивость к воздействию импульсных электромагнитных полей большой энергии. Технологии ЭМС, N2,2003.

15. Сухоруков С.А. Проект стандарта: « Испытания технических средств на устойчивость к намеренному силовому воздействию методами электромагнитного терроризма. Технологии ЭМС, №2,2005.

16. Матюхевич С.Н., Бзыта В.И., Сидорюк П.А. Методы и средства"воспроизведения действия ЭМП РПС и PJIC. Сборник докладов Российской научно-технической конференции по ЭМС, С-Пб,2004.

17. Ольшевский А.Н. Влияние мощных электромагнитных полей на системы видеонаблюдения. 7 международный симпозиум по ЭМС и электромагнитной экологии, ЭМС-2007, Санкт-Петербург, 2007, с.144-145.

18. Зеленин А.Н., Крохалев Д.И., Арчаков О.Н., Ольшевский А.Н. Состояние и направления совершенствования методов расчета воздействия СШП ЭМИ па технические средства. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.,2006, с. 22-32.

19. Туркии В. А. Разработка излучателей сверхкоротких электромагнитных импульсов для испытаний радиотехнической аппаратуры, кандидатская диссертация, МИЭМ ,2006.

20. Мырова Л.О. ,Попов В.Д., Верхотуров В.И. Анализ стойкости систем связи к воздействию излучений. М.: "Радио и связь", 1993.-268 с.

21. Воскобович В.В., «Методы обеспечения стойкости перспективных систем радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи к воздействию мощных импульсных электромагнитных помех», кандидатская диссертация, ФГУП, 2002.

22. Воскобович В.В., Мырова Л.О., «Некоторые вопросы создания систем связи, устойчивых к воздействию МЭМП», Технологии ЭМС №2,2002.

23. Акбашев Б.Б.Теоретические и экспериментальные методы оценки устойчивости терминалов к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов, кандидатская диссертация, МИЭМ ,2005.

24. Сахаров К.Ю., Туркин В.А., Михеев О.В., Корнев А.Н., Акбашев Б.Б. Исследования СК ЭМИ на персональные компьютеры // Технологии электромагнитной совместимости №2(17). М., Издательский Дом «Технологии»,' 2006.

25. Михеев О. В. Средства измерений и методы испытаний телекоммуникационных систем в условиях воздействия электромагнитных импульсов с субнаносекундной длительностью фронта, кандидатская диссертация, МИЭМ ,2006.

26. Крохалев Д.И., Сидорюк П.А., Фарафонов О.А., Якушин С.П., Ведмидский А.А. Требования к средствам измерений импульсных сверхширокополосных электромагнитных полей. Технологии ЭМС, N2, 2003

27. Акбашев Б.Б., Ольшевский А.Н СШП ЭМИ и системы контроля доступа, Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева JI.H.,2006, с. 62-64.

28. ЛЕС 61000-2-13: Electromagnetic compatibility (EMC) Part 2-13: Environment -High power electromagnetic (HPEM) environments - radiated and conducted, 2004.

29. Газизов T.P. Электромагнитный терроризм на рубеже тысячилетий. Томск, 2002.

30. H.H.Todd. Survey of Numerical Electromagnetic Modeling Techniques. Dept. of Electrical Engineering University of Missouri-Rolla, 1991.

31. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. М., Связь, 1971.

32. Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. М., Советское радио, 1971.

33. Зерпов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей.- М.-Л., Энергия, 1965.

34. Самарский А.А. Теория разностных схем. М., Наука, 1977.

35. Калиткии Н.Н. Численные методы. М., Наука, 1978.

36. K.D.Paulsen and D.R.Lynch. Elimination of Vector Parasites in Finite Element Maxwell Solutions. IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. MTT-39, March 1991, pp. 395-404.

37. R.F.Harrington. Field Computation by Moment Methods. Mc'Millan Company, New York, 1968.

38. Луговцов В.М. Метод сплайн-коллокации для численного анализа нестационарного электромагнитного излучения и рассеяния тонкопроволочных структур. Радиотехника и электроника, №9,1993.

39. Балюк Н.В., Крохалев Д.И., Фарафонов О.А. Метод расчета воздействия импульсных электромагнитных полей на проволочные структуры. Технологии ЭМС, №2 (9), 2004.

40. Гончаренко И.В. Антенны KB и УКВ. Часть1-я. Компьютерное моделирование. MM ANA. Изд-во ред. журнала «Радио», 2004.

41. S.M.Rao, D.R.Wilton., A.W.Glisson. Electromagnetic Scattering by Surface of Arbitrary Shape. -IEEE Trans. Antennas Propagat., vol AP-30, No.3, May 1982.

42. Крохалев Д.И. Расчет широкополосных антенн методом моментов с использованием RWG базисных функций. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.,2006, с. 67-74.

43. K.S.Yee. Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell's equations in isotropic media. IEEE Trans, on Antennas Propagat., vol. 14, No.3, 1966, pp. 302-307.

44. J.P.Berenger. Three-Dimensional Perfectly Matched Layer for the Absorption of Electromagnetic Waves. -Journal of Сотр. Physics 127, 363-379 (1996).

45. M.Piket-May, A.Taflove, J.Baron. FD-TD Modeling of Digital Signal Propagation in 3D Circuits With Passive and Active Loads. IEEE Trans, on Mirowave Theory and Techiques, vol.42, No.8, 1994.

46. Y.Lee and C.Chen. Power Grid Transient Simulation in Linear Time Based on Transmission-Line-Modeling Alternating-Direction-Implicit Method. IEEE Trans, on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, vol. 21, No.l 1, Nov. 2002.

47. K.R.Umashankar and A.Taflove. A Novel Method to Analyze Electromagnetic Scattering of Complex Objects. IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility, vol.24, pp. 397-405, Nov. 1982.

48. W.J.R.Hoefer. The Electromagnetic Wave Simulator: A Dynamic Visual Electromagnetic Laboratory Based on the Two-Dimensional TLM Method. John Wiley & Sons, West Sussex, England, 1991.

49. P.B.Johns. A Symmetrical Condensed Node for the TLM Method, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-35, pp. 370-377, Apr. 1987.

50. Крохалев Д.И., Ольшевский А.Н. Оценка воздействия сверхширокополосных J импульсов электромагнитного поля на печатные платы. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.,2007, с. с. 19-23.

51. Акбашев Б.Б., Туркин В.А., Семин В.В., Ольшевский А.Н Экспериментальные исследования воздействия СШП ЭМИ на СКД. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.,2006, с. 21-22.

52. Ольшевский А.Н. Требования к средствам измерений и генерации для обеспечения испытаний систем видеонаблюдения на стойкость к ЭМИ. 7 международный симпозиум по ЭМС и электромагнитной экологии, ЭМС-2007, Санкт-Петербург, 2007, с.318-319.

53. Сестрорецкий Б.В., Тищенко В.А. Применение Ri-метода для моделирования объемных электродинамических процессов // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общие вопросы радиоэлектроники. 1987. - Вып. 11.-е. 29-40.t

54. Климов К.Н., Сестрорецкий Б.В. // Радиоэлектроника. т. 46, №10,2001, С. 1223.

55. Климов К.Н. Применение метода импедансных сеток к электродинамическому анализу во временной области двумерных моделей неоднородных, в том числе плазменных сред // Диссертация. М., МЭИ, 2002. - 245 с.

56. Сайт Научного центра прикладной электродинамики: http://www.scae.spb.ru.

57. Сайт компании EMSS, разработчика комплекса программ FEKO, www.emss.de.

58. Сайт программы FEKO, http://www.feko.info.

59. Марков Г.Т., Васильев Е.Н. Математические методы прикладнойIэлектродинамики. М., Сов. Радио, 1970, 117 стр. '

60. Численные методы теории дифракции. Сб. статей. М., Мир, 1982,200 стр.

61. Программа MMANA на сайте журнала "Радио": http://www.paguo.ru/nimana.

62. Решение уравнений Максвелла методом FDTD. http://zfdtd.narod.ru.

63. Акбашев Б.Б., Кечиев Л. Н., Мазуренко М.Н. Экранирование шкафов и стоск аппаратуры, МИЭМ, 2005.

64. Акбашев Б.Б., Захарьина О.С.,Кечиев Jl. Н. Экранирование оптически прозрачных апертур. МИЭМ, 2005.

65. Кечиев Jl. II., Тумковский С. Р., Шевцов М. А., Шевчук А. А. Расчет-электрофизических параметров линий связи в среде Mathematica/Учебное j пособие. М.: МИЭМ, 2002. 84 с.

66. Кечиев Jl. Н., Тумковский С. Р., Путилов С. Р., Алешин А. В., Гердлер И. И., Шевцов М. А., Шевчук А. А. Проектирование электронных средств в распределенной информационной среде. Сборник научных трудов сотрудников МИЭМ.-МИЭМ, 2002.-с. 114-121.

67. Воробьев Е. М. Система «Математика» как инструмент решения инженерных , задач. Интернет и автоматизация проектирования. МГИЭМ. Москва 2001. с. 166-173.

68. Дьяконов В. Mathematica 4: учебный курс. СПб., Питер, 2001. - 656с.

69. Алёшин А.В., Кечиев Л.Н., Тумковский С.Р. Распределенные вычисления с применением пакета «Mathematica» и их внедрение в решение задач ЭМС. Сборник докладов 8 Российской научно-технической конференции по ЭМС, СПб, 2004.

70. Отчет по НИР « СТОЙКОСТЬ-07», МИЭМ, 2007.

71. Кечиев Л.Н., Степанов П.В., Арчаков О.Н. Предотвращение катастроф электромагнитного характера в информационных системах. Технологии ЭМС, № 4(15), 2005.

72. Курочкин В.Ф., Мырова Л.О. Прогнозирование тактики примененияIсовременных СШП источников ЭМИ, определение перечня возможных угроз и ' методов защиты от них средств связи, автоматизации и управления. Технологии ЭМС, №4(15), 2005.

73. Бородай П.Н., Курочкин В.Ф., Сахаров Ю.К. Исследование возможности создания мощного излучателя сверхкоротких импульсов электромагнитного излучения. Технологии ЭМС, № 4(15), 2005.

74. Акбашев Б.Б. Степанов П.В. ЭМС и обеспечение информационной безопасности в системах телекоммуникаций. Сборник докладов VIII НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2004. С.-Пб, БИТУ, 2004. - с. 382 - 386.

75. Сахаров К.Ю., Туркин В.А., Михеев О.В., Корнев А.Н., Акбашев Б.Б. Исследования СК ЭМИ на персональные компьютеры // Технологии электромагнитной совместимости №2(17). М., Издательский Дом «Технологии», 2006г.

76. Ольшевский А.Н. Научно-методическое обеспечение испытаний систем видеонаблюдения на стойкость к воздействию мощных электромагнитных импульсов. Технологии ЭМС, № 4(15), 2006, с. 62-68.

77. Арчаков О.Н., Кечиев JI.H., Ольшевский А.Н., Степанов П.В. ЭМС и катастрофы электромагнитного характера в информационных системах. Сборник докладов ЭМС -2006, Санкт-Петербург, 2006, с 236-240.

78. Бородай П.Н., Курочкин В.Ф., Сахаров Ю.К.Исследование возможности создания мощного излучателя сверхкоротких импульсов электромагнитного излучения // Технологии электромагнитной совместимости № 4(15). М., Издательский Дом «Технологии», 2005г., с. 25-29.

79. Тяпин М.С. Экспериментальные исследования СШП ЭМИ на радиостанции и радиоприемное устройство КВ диапазона // Технологии ЭМС. 2007. — № 1. — С. 17-24.

80. Тяпин М.С. Экспериментальные исследования радиотехнических средств на воздействие СШП ЭМИ и разработка рекомендаций по обеспечению их стойкости, кандидатская диссертация, МИЭМ ,2007

81. Крохалев Д.И. Методы расчета импульсных электромагнитных процессов, методическое пособие, МИЭМ,2007, -52 с.

82. Кармашев B.C. Электромагнитная совместимость технических средств. Справочник, 2001.-401с.

83. Акбашев Б.Б., Степанов П.В., Ольшевский А.Н. Современное состояние телекоммуникационных технологий. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева JI.H.,2007, с.7-15.

84. Кечиев JI.H., Акбашев Б.Б., Ольшевский А.Н., Степанов П.В. Элементы топологической теории экранирования. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.,2007, с.125-131.

85. Кечиев Л.Н., Ольшевский А.Н. Корпуса компонентов цифровых узлов и их электрические параметры. Технологии ЭМС, № 2(17), 2007, с.60-71.

86. Курочкип В.Ф.Исследование воздействия сверхширокополоспых электромагнитных импульсов на кабельные коммуникации систем связи, кандидатская диссертация, МИЭМ ,2007.1. УТВЕРЖДАЮ

87. Настоящий Акт составлен о том, что результаты диссертационной работы

88. Начальник отдела электротехническогои средств связи1. Т.С. Ханапов1. УТВЕРЖДАЮ

89. Президент консорциума «ИНТЕГРА-С»,• ■■-"'t'V Академик Всемирной Академии Наук

90. Комплексной Б езопаадости};\1. В./\. Куделькин1. АКТвнедрения результатов диссертационной работы Ольшевского А.Н. на тему «Разработка методического обеспечения оценки устойчивости систем видеонаблюдения при внешних мощных электромагнитных воздействиях».

91. Методы расчета помех в линиях связи и полученные на их основе значения токов в экране способствовали обоснованному выбору кабельных изделий систем видео наблюдения.

92. Приведенные в работе экспериментальные данные по уровням воздействия СК ЭМИ, при которых наступают сбои в компьютерах, использованы при выборе места расположения ПЭВМ на объекте, а также методов защиты СВ.

93. Заместитель президента консорциума «ИНТЕГРА-С»

94. Начальник отдела пуско-наладки консорциума «ИНТЕГРА-С»

95. Ведущий инженер консорциума «ИНТЕГРА-С»1. A.J1. Щербина

96. А. К. Шестериков А.О. Леонов1. АКТ ВНЕДРЕНИЯв учебный процесс МИЭМ результатов диссертационной работы Ольшевского Александра Николаевича

97. Создан раздел информационно-образовательной среды по дисциплине «Основы проектирования РЭС», посвященный методам расчета воздействия СШП ЭМИ на систему линейных проводников.

98. Электромагнитная совместимость ЭВС».1. Вышлов В.А.1. Пожидаев Е.Д.1. Кечиев JI.H.

99. Проректор, д.т.н., профессор.

100. Декан ФИТ, д.т.н., профессор.

101. Зав. кафедрой РТУиС, д.т.н., профессор.