Анализ и моделирование статистических характеристик волнового поля апертурных случайных антенн тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат наук Силкин, Алексей Андреевич

• Силкин, Алексей Андреевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Силкин, Алексей Андреевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ АПЕРТУРНЫХ СЛУЧАЙНЫХ АНТЕНН

1.1 Роль и место АСА в классификации случайных антенн

1.2 Специфика функционирования типовых АСА

1.3 Современное состояние и возможности СТА для исследования и моделирования АСА

1.4 Внутренние и внешние задачи СТА при исследовании АСА

1.5 Принципы моделирования ошибок в СТА

1.6 Метод СИМ как средство исследования АСА

1.7 Выводы

2 СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЛНОВОГО ПОЛЯ АПЕРТУРНОЙ СЛУЧАЙНОЙ АНТЕННЫ

2.1 Общий подход и особенности исследования АСА методом СИМ

2.2 Исходные данные для исследования АСА методом СИМ

2.3 Кластерный метод моделирования ошибок в АСА

2.4 Математическая модель волнового поля АСА

2.5 Имитационная модель волнового поля АСА

2.6 Результаты моделирования статистических характеристик волнового поля АСА

2.7 Выводы

3 МОДЕЛИ ВОЛНОВОГО ПОЛЯ АПЕРТУРНОЙ СЛУЧАЙНОЙ АНТЕННЫ

3.1 Принципы формирования случайных величин в условиях применимости предельных теорем теории вероятностей

3.2 Типовые статистические модели модуля вектора напряженности поля многолучевого сигнала

3.3 Типовые статистические модели фазы вектора напряженности поля многолучевого сигнала

3.4 Статистические модели квадратурных и ортогональных составляющих волнового поля АСА

3.4.Результаты СИМ для точки Ms (0; 0; RA)

3.4.2Результаты СИМ для точки Ms(0;Ra,Ra)

3.4.3Результаты идентификации типовых законов распределения

3.5 Статистические модели модуля волнового поля АСА

3.6 Статистические модели фазы волнового поля АСА

3.7 Особенности СИМ многомерного комплексного вектора

3.8 Выводы

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АПЕРТУРНЫХ СЛУЧАЙНЫХ АНТЕНН

4.1 Анализ взаимодействия АСА и PC А, размещенных в многоэтажном офисном здании

4.2 Лабораторная установка и методика исследования физической модели АСА

4.3 Результаты лабораторного исследования модели АСА

4.4 Малогабаритная резонансная антенна для исследования характеристик АСА

4.5 Результаты моделирования измерительной МРА

4.6 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Исходный код программного средства для исследования

статистических характеристик волнового поля АСА

Приложение Б. Статистические характеристики поля прямоугольной АСА

Приложение В. Статистические характеристики поля трехэлементной

АСА

Приложение Г. Таблица значений стобщ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ и моделирование статистических характеристик волнового поля апертурных случайных антенн»

ВВЕДЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена исследованию структуры и параметров электромагнитного поля (ЭМП), создаваемого излучателями со случайными характеристиками заданного типа - апертурными случайными антеннами (АСА). Представлены результаты анализа ЭМП, полученные методом статистического имитационного моделирования (СИМ) для АСА в гармоническом режиме.

Актуальность темы исследования. Методы и средства исследования АСА основаны на работах в области статистической теории антенн (СТА) [81] и СИМ объектов и систем различного назначения. Под сложными понимают такие системы, в которых связи между элементами системы вносят дополнительные закономерности, проявляющиеся в сложности структуры, стохастичности связей, большом количестве параметров, а также неполноте и недетерминированности исходной информации. В узком смысле под термином «случайные антенны» понимают переизлучатели сигналов (сосредоточенные и распределенные в пространстве), содержащие конфиденциальную информацию (КИ), и используемые в системах активной защиты (САЗ) КИ. В широком смысле под случайными антеннами имеют в виду источники электромагнитного излучения (ЭМИ), которые проявляют случайный характер состава и структуры излучающих элементов (стационарных и мобильных модулей САЗ; источников помех; блоков электронных вычислительных машин (ЭВМ); дефектов экранированных конструкций и т.п.), а также вероятность их появления в эфире. Актуальность и значимость исследования АСА в особой мере обусловлена тем, что они моделируют так называемые «апертуры утечки» КИ по ЭМП-каналам, которые необходимо учитывать в первую очередь при проектировании САЗ для обеспечения информационной безопасности (ИБ) радиоэлектронных средств (РЭС) различного назначения и ЭВМ. При этом специфика функционирования АСА (а именно: неопределенность параметров конструкции, отсутствие фидеров, системы управления и т.п.) такова, что традиционные детерминистские методы исследования оказываются неэффективными, а

наиболее перспективным средством их изучения является метод СИМ, адаптированный для решения задач СТА.

Исследование АСА с применением СИМ-моделей является новым направлением в развитии СТА [46, 81], особенности которого связаны с практикой решения задач по некриптографической защите КИ, обеспечением совместимости и безопасности САЗ для окружающей среды по фактору ЭМП, а также с невозможностью исследовать в АСА влияние на результаты СИМ пространственных связей между ошибками с помощью моделей, принятых в традиционной СТА. Основные подходы и методы исследования АСА были унаследованы из работ в области случайных решеток [81], а также [46 и др.], так как идея учета флуктуаций амплитуд и фаз питающих токов с помощью корреляционной теории может быть с минимальной адаптацией применена для АСА различных конфигураций.

В СТА внешние электродинамические задачи для антенн произвольных конфигураций ставятся достаточно типичным, принятым в пионерских работах основателей СТА, способом и решаются при помощи аналогичных методик. Внутренние же задачи значительно зависят от конструкции антенны и источников флуктуации токов питания, поэтому их решение для каждого типа антенн требует индивидуального подбора методов и средств. Разработанность и достаточная апробированность методик и средств решения внешних задач позволяет проводить анализ эффективности существующих и проектируемых САЗ и их элементов. Постановка и методология решения внешних задач СТА не зависят от конструктивных особенностей АСА, чего нельзя сказать об ее внутренних задачах. Апробация методов и средств анализа АСА для типовых (тестовых) вариантов дает возможность исследовать элементы реальных САЗ КИ - как существующих, так и проектируемых на будущее. При этом главной проблемой является обеспечение адекватности СИМ-модели, описывающей АСА как объект с малой прецедентной базой - сложную по конструкции, многоканальную излучающую систему со случайными свойствами. Решению данной проблемы способствует применение достижений теории вероятностей (ТВ), связанных с доказательством предельных теорем (ПТ) - приводящих к семейству устойчивых законов [25, 63].

Рисунок В1 - Расположение одноэлементной прямоугольной АСА в декартовой

системе глобальных координат

Набор тестов для исследования моделей АСА соответствует КИ-сигналам, излучаемым и принимаемым АСА в реальных условиях [25]. Основным и наиболее важным для практики тестом является гармонический сигнал с круговой частотой со = (со1 + со2)/2, который моделирует узкополосные КИ-сигналы при

2(со2 - + со2)«1, где со1 и со = (со1 + со2)/2 - соответственно, нижняя и

верхняя частоты энергетического спектра (ЭС) реального сигнала. При излучении

n

(приеме) КИ-сигнала с ЭС вида (/(¿у) « ^ £(&>„) этот тест соответствует его п-ой

п = 1

гармонике с частотой соп и длиной волны Хп. Поскольку в данном случае имеет

о

место со 2 I (О \ = 5-10 (от десятков герц до единиц гигагерц), область пространства, представляющая интерес для САЗ КИ (см. координаты точки М5 на рисунке В1), при реальных размерах АСА соответствует как зонам Фраунгофера и Френеля, так и относительным расстояниям 2жЯА / Яп «1.

Главный параметр САЗ - коэффициент превышения «помеха/сигнал» X(con) = Gn(con)l Gc(con) можно представить через напряженность поля:

9 1

%Е(соп) = Еп(а>п)/Ес(соп) на каждой частоте соп в составе ЭС Gn.c{co), где нижние индексы Я и С относятся, соответственно, к ЭС преднамеренной помехи, используемой в САЗ, и КИ-сигнала. Отработанными методикой и программным

о

обеспечением (ПО) для расчета уровней Еп.с(соп), а также для анализа статистических свойств %Е(а>п) применительно к АСА заданной конфигурации в рассматриваемой полосе частот со [со х; со 2 ] СТА не располагает.

Таким образом, в СТА существует актуальная научная проблема: разработка методики и ПО для исследования АСА с применением устойчивых СИМ-моделей, а также принципов системного анализа и моделирования - в интересах проектирования перспективных САЗ КИ. Решению данной проблемы и посвящена настоящая диссертация.

Степень разработанности. СТА ведет свое начало с 50-х годов XX века от работ по статистической теории допусков, над которой работали Р. Хойт, К. Грин, Р. Моллер. Основоположником современной СТА является Я.С. Шифрин, опубликовавший в 1962-70 г.г. цикл работ, обобщенных в [55], где изложены основные принципы и подходы СТА. Развитием данного научного направления стали работы О.Н. Маслова, Ю.М. Бородавко, В.А. Назаренко, Г.А. Морозова, В.В. Должикова, Л.Г. Корниенко и других отечественных и зарубежных исследователей.

При проведении исследований в области СТА с применением метода СИМ автор диссертации опирался на работы школы Я.С. Шифрина и публикации О.Н. Маслова, М.Н. Кустовой, A.C. Ракова, посвященные использованию устойчивых моделей для решения прикладных задач.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является исследование АСА методом СИМ с применением разработанных методики и ПО, а также тех-

нологии метода Монте-Карло (ММК). Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих частных научных задач:

разработка и тестирование ПО, реализующего на основе ММК СИМ-модель для исследования АСА в режиме излучения гармонического сигнала с учетом пространственных связей между амплитудными и фазовыми ошибками заданного типа;

исследование методом СИМ структуры и параметров ЭМП, создаваемого одноэлементной и многоэлементной АСА прямоугольной формы;

определение области входных параметров, при которых СИМ-модель обеспечивает точность и адекватность получаемых результатов, необходимую для проектирования САЗ КИ.

Научная новизна работы. Новизна полученных диссертантом научных результатов заключается в следующем:

- разработаны и апробированы методика СИМ и ПО, позволяющие исследовать структуру и параметры ЭМП, создаваемых АСА в гармоническом режиме при наличии пространственной связи между амплитудными и фазовыми ошибками заданного типа в составе возбуждающего сигнала;

- с применением разработанных методики и ПО впервые получены и исследованы статистические характеристики модуля, квадратурных составляющих (КС) и ортогональных составляющих (ОС) вектора напряженности электрического поля для одноэлементной АСА прямоугольной формы;

- проведена идентификация вероятностных законов распределения, которым подчиняются исследованные статистические характеристики ЭМП, создаваемого АСА, с учетом пространственной связи между амплитудными и фазовыми ошибками, в условиях применимости ПТ ТВ к данным СИМ;

- исследованы амплитудные и фазовые соотношения между ОС, определяющие расположение и поляризационные свойства вектора напряженности электрического поля для одноэлементной и трехэлементной АСА прямоугольной формы;

- аргументировано использование подхода, использующего фазовые ошибки как источник неопределенности при формулировке и решении внешней задачи СТА, и определена область входных параметров СИМ-модели, при которых она обеспечивает исследование рассматриваемой АСА методом СИМ с требуемой точностью и адекватностью

- проведен анализ влияния корректирующей реактивности на частотные характеристики малогабаритной резонансной антенны (МРА) конденсаторного типа и выработаны рекомендации по выбору этой емкости.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты в виде ПО и конкретных расчетных данных нашли применение в заинтересованных организациях, от одной из которых получен акт о внедрении. Научные результаты внедрены в учебный процесс ПГУТИ на кафедре «Мультисервисные сети и информационная безопасность» по дисциплинам «Технические средства и методы защиты информации» и «Техническая защита информации».

Методология и методы исследования. В работе использованы метод СИМ, аппарат математической статистики, ТВ и СТА, а также численные методы расчета. Результаты получены с использованием вычислительных алгоритмов, реализованных на ЭВМ на языке С++. Тестирование и анализ полученных результатов проводились с применением пакетов прикладных программ 81аЙ81:юа, ЕазуБк.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методика определения с помощью СИМ характеристик ЭМП, создаваемого АСА в гармоническом режиме.

2. Результаты моделирования статистических характеристик модуля, КС и ОС вектора напряженности электрического поля для типовых вариантов реализации АСА.

3. Результаты идентификации законов распределения для исследованных статистических характеристик ЭМП, создаваемого АСА с учетом пространственной связи между амплитудными и фазовыми ошибками, в условиях применимости ПТ ТВ к данным СИМ.

4. Результаты определения соотношений между ОС, определяющие расположение и поляризационные свойства вектора напряженности электрического поля.

Степень достоверности и апробацию результатов. Основные положения и результаты диссертации отражены в 17 публикациях, включая 7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ, 3 доклада на международных и 7 докладов на российских научно-технических конференциях.

Личный вклад автора. Основные научные положения и результаты, выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертации, получены и сформулированы автором впервые и лично. Наличие соавторов отражено в списке литературы, который включает перечень публикаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 196 страниц машинописного текста, в том числе 52 иллюстрации и 72 таблицы. Список литературы включает 91 наименование.

1 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ АПЕРТУРНЫХ СЛУЧАЙНЫХ АНТЕНН

1.1 Роль и место АСА в классификации случайных антенн

В практических приложениях таких направлений, как электромагнитная совместимость (ЭМС), Ж, встречаются источники ЭМИ (ЭМП), которые не соответствуют либо традиционным схемам построения антенно-фидерных устройств (АФУ), либо условиям, в которых принято определять их рабочие характеристики. Эти антенны могут размещаться случайным образом в пространстве, иметь детерминированную геометрию, но располагаться в случайно-неоднородных средах, наконец, они могут вовсе отсутствовать в явном виде -например, если речь идет об ЭМП элементов ЭВМ. Всё множество антенн с параметрами, имеющими стохастическую составляющую, пренебречь которой нельзя, получило название «случайные антенны» (СА).

В качестве элементов СА могут выступать радиомодули мобильных или стационарных станций, элементов сетей беспроводного доступа, блоки ЭВМ, источники преднамеренных и непреднамеренных помех, радиозакладные устройства, дефекты в экранированных конструкциях, а именно: щели, технологические отверстия, трещины, возникающие вследствие механического износа или другого вида нагрузок. В отличие от антенн традиционных конструкций для них специфичны отсутствие как таковых антенного полотна, фидеров, системы управления сигналами (как следствие сложноуправляемая направленность СА), случайный характер функционирования - перемещение в пространстве, изменение режима работы, параметров излучения и возбуждения, геометрии и т.д.

Источники излучения, объединенные общим названием «случайные антенны», по своему разнообразию не уступают антеннам традиционной конфигурации. Для них проведена классификация [55], придерживаясь которой, определим в ней место АСА (рисунок 1.1).

5.1. Решетки со случайным числом элементов

Рисунок 1.1- Классификация случайных антенн

Здесь в классе С А (1) предлагается различать антенны в случайных средах (2) и антенны со случайными характеристиками (3). Подкласс 2 содержит следующие разделы: 2.1 - антенны в случайно-неоднородных средах; 2.2 - антенны в средах с многолучевостью, 2.3 - антенны со случайным положением в пространстве и 2.4 - антенны со случайной пространственной ориентацией.

Антенны со случайными характеристиками также включают в себя несколько разделов: антенны со случайной конфигурацией (раздел 3.1) и антенны со случайным возбуждением (раздел 3.2).

Последний раздел (по сравнению с другими) в настоящее время наиболее полно изучен методами и средствами СТА. Раздел 3.1 содержит подразделы: 3.1.1 - сосредоточенные СА; 3.1.2 - распределенные СА (РСА), и такие самостоятельные разделы-подклассы: одиночные С А 4 и случайные антенные решетки 5, где могут фигурировать представители подразделов 3.1.1 и 3.1.2. Однако раздел «Антенны со случайными характеристиками» исследован значительно хуже, чем 3.2. Далее, в разделе 5, интерес представляют антенные решетки со случайным числом элементов (подраздел 5.1).

Рассматриваемые в диссертации АСА в рамках подкласса 3 «Антенны со случайными характеристиками» могут относиться и к разделу 3.1 - «Антенны со случайной конфигурацией», и к разделу 3.2 - Антенны со случайным возбуждением», одновременно с этим они могут соответствовать как разделу 4 - «Одиночные СА» (одноэлементные АСА), так и разделу 5 - «Случайные антенные решетки» (многоэлементные АСА). Такая неоднозначность осложняет описание и анализ их свойств, однако теоретическая и практическая значимость исследования АСА обусловлена тем, что они (см. введение) моделируют широко распространенные «апертуры утечки» КИ, перекрытие которых является главной задачей САЗ КИ.

Приведенная классификация СА расширяется при необходимости учета свойств передающих и приемных, активных и пассивных, линейных и нелинейных, проволочных, щелевых, равномерных и неравномерных, фазированных, прицеленных антенных решеток и т.д.

При исследовании СА внимания требуют как типовые (тестовые) характеристики, полученные при возбуждении тестовыми сигналами, так и параметры и характеристики СА на реальных объектах и радиолиниях, возбуждаемых свойственными им конкретными сигналами (отметим, что тестовые и реальные характеристики могут существенно отличаться друг от друга). Основные режимы работы технических средств (ТС) и соответствующие им тестовые сигналы могут быть представлены следующим перечнем:

- гармонический режим (ГР) работы, для которого в качестве модели реального узкополосного сигнала (для него 2 (со2 - со\)/ (со\ + сог) « 1? где со\ и со2 - со-

ответственно, нижняя и верхняя частоты ЭС реального сигнала) выступает тестовый синусоидальный сигнал с частотой со = (со \ + со2)/2;

- шумовой режим, при котором тестовым сигналом является стационарный шум с равномерным ЭС в полосе частот со и со2 и коэффициентом перекрытия кш = со2/ со 1 как модель реального шумового или шумоподобного сигнала;

- импульсный режим, где тестовым является сигнал в виде одиночного импульса с прямоугольной огибающей - как модель реального видеоимпульсного сигнала без несущей;

- радиоимпульсный режим, где в качестве тестового сигнала выступает последовательность импульсов длительностью Тс с прямоугольной огибающей, высокочастотным заполнением со0 и скважностью £)= ТК/Тс, где Тк - период следования импульсов.

Свойства СА, в составе которых имеются ТС в перечисленных режимах работы, исследованы в [18, 48, 49, 50].

Выбор режима, которому будет соответствовать тестовый сигнал, производится на основании выбора критерия эффективности САЗ. Учитывая, что оценку эффективности САЗ СА обычно [15, 29, 58] производят с помощью энергетического критерия - коэффициента превышения «помеха/сигнал», определяемого как отношение спектральных плотностей мощности преднамеренной помехи и КИ-сигнала на частоте соп, понимая под ними п-ые гармоники соответствующих спектральных составляющих - наиболее важным режимом для проектирования САЗ следует считать ГР. Стоит отметить, что известны методы оценки эффективности, использующие критерий информационного ущерба [9].

Для антенн в случайных средах напряженность поля Е в точке приема М5, создаваемую антенной произвольной конструкции, в общем случае можно записать как:

Е = (60РА0А)1/2 Х(У)Е(в-,ср), (1.1)

где г - расстояние между антенной и точкой М5, соответствующее дальней (волновой) зоне Фраунгофера;

Ра - излученная мощность;

ИА - коэффициент направленного действия;

Х(У) = У/ г; У = Е/ Е0 - множитель ослабления напряженности поля свободного пространства Ео;

Е(в;<р) - характеристика направленности антенны по напряженности поля в дальней зоне;

в и (р - меридиональный и азимутальный углы сферической системы координат. Полагая все множители, кроме Х(У), детерминированными величинами или функциями, неопределенность случайной среды распространения можно учесть посредством моделирования Х(У) методом СИМ как случайной функции. Поскольку V е [0; 1], а значения г е [гт1п ; гтах] обычно определяются из условий решаемой задачи, «разыгрывание» значений Х(У) согласно ММК не представляет труда для широкого круга распределений У и г. Наиболее распространенными среди них являются законы Релея, Райса и др. Эти законы соответствуют условиям применимости центральной ПТ ТВ, а в более общем случае - при выполнении условий обобщенной центральной ПТ ТВ - это законы, принадлежащие семейству одномерных устойчивых распределений [12].

Выбор закона распределения для Х(У) может оказаться нетривиальной задачей, если целью исследования является определение статистических свойств напряженности поля Е. Но если с помощью метода СИМ решаются практические задачи, связанные с оценкой сравнительной эффективности РЭС разного типа, эта проблема упрощается, поскольку получаемый результат либо усредняется, либо вообще мало зависит от распределения Х(У). Задачи о работе антенн в условиях многолучевости (раздел 2.2 на рисунке 1.1.) для различных законов распределения Е решаются аналогичным образом [32, 44].

В условиях случайного пространственного расположения или ориентации антенн (разделы 2.3, 2.4 на рис1.1.) методика отличается тем, что разыгрываются дополнительно значения углов излучения (прихода) радиосигнала #и<рв(1.1).

Для антенн со случайными характеристиками в [81] дан содержательный обзор состояния и перспектив развития СТА, подробно охарактеризован раздел 3.2 (рисунок 1.1.) и намечены пути проведения исследований в разделе 3.1. С точки зрения ИБ, особый интерес представляют миниатюрные радиозакладные устройства [15, 29] (подраздел 3.1.1) и разветвленные системы проводов в сетях электропитания, заземления, сигнализации и управления техническими средствами различного назначения, которые формируют технические каналы утечки информации (ТКУИ) или создают небезопасный для людей фон по ЭМП в помещениях (подраздел 3.1.2). Применение метода СИМ при расчете распределенных антенн оказывается оправданным, потому что, несмотря на приемлемую точность результатов при детерминистическом подходе, некоторые исходные данные трудно задать в виде набора строго определенных величин.

1.2 Специфика функционирования типовых АСА

Специфика функционирования АСА обусловлена, во-первых, общими особенностями, наследуемыми от класса СА, во-вторых, параметрами конкретного исследуемого объекта (геометрия помещения, электрические параметры участвующих в формировании ЭМИ элементов, статистические характеристики источника излучения, режим работы ТС). Для СА апертурного типа, представляющих собой проемы окон, дверей, различные технологические отверстия в электрически непрозрачных перекрытиях, дефекты экранирования, характерно, что они являются неотъемлемой частью помещения (возможно, подлежащего защите помещения (ПЗП)) и имеют крайне высокую распространенность. Это осложняет исследование этого типа СА, поскольку отсутствует возможность определения направленных (и др.) свойств АСА в свободном пространстве. Практическим применением пользуются измерения, осуществляемые в рамках мероприятий по специальному исследованию объекта в целях обеспечения ИБ, но они обычно отличаются высокими материальными издержками и затратны по времени.

Также можно выделить, что апертуры, как это свойственно классу СА, изначально не проектировались для излучения - несфокусированная АСА, выступая как антенная решетка, может проявлять свойства самофазирования или самоприцеливания (в пространственно-частотно-временной области может наблюдаться самопроизвольный рост уровней напряженности поля) [8, 54]. Что служит причиной увеличения риска утечки, поскольку КИ-сигнал может иметь вне контролируемой зоны уровень, достаточный для перехвата.

Следующая особенность заключается в том, что возбуждение АСА является нетривиальным процессом: ТС, работающее с КИ-сигналом, в общем случае создает возмущения в ЭМП, при этом в радиодиапазоне на проводящих предметах будет наблюдаться частичное переизлучение и распределение поля вследствие интерференции будет существенно неоднородным. Апертурная С А, возбужденная этим труднопредсказуемым (случайным), неоднородным, сложным по структуре ЭМП, обладая собственными направленными свойствами, будет изменять распределение поля вне помещения. Процесс возбуждения обусловлен как параметрами (геометрическими, электрическими) множества переизлучающих конструкций, так и возможностью перемещения источника первичного излучения внутри ПЗП. Как следствие, амплитудные ошибки могут принимать не только малые значения (что характерно для теории допусков), но и достаточно большие, сравнимые с величиной напряженности поля в раскрыве АСА. Механизм возникновения и тип ошибок также может быть различным в зависимости от типа и конкретной реализации антенны. Для С А в случайных средах источником ошибок являются стоха-стичность и нестабильность параметров среды, подстилающей поверхности и условий распространения, многолучевость, а величина ошибок может сильно варьироваться и определяется конкретной реализацией. Для СА со случайными характеристиками флуктуации (ошибки) вызваны случайным характером «внутренних» параметров антенны вследствие неточности изготовления, эксплуатационной деформации, отказов элементов антенны или нестабильностью конкретных параметров, - во многих приложениях для антенной техники (например, определение статистических параметров линзовых, зеркальных антенн) ошибки зача-

стую являются относительно небольшими. В случае с АСА эти флуктуации могут быть обусловлены нестабильностью источника первичного излучения, вызванной изменением пространственного положения, режима работы ТС, внутренней обстановки (вследствие перемещения проводящих элементов и конструкций в помещении), величина ошибок здесь также может сильно варьироваться для разных объектов. Относительно статистических свойств возбуждающего поля можно заметить, что если в [78, с. 18-19] предпочтение отдается нормальному закону распределения амплитудных и фазовых ошибок, так как он имеет место в некоторых важных частных случаях, то в принятом в сфере ИБ подходе следует учитывать самый «плохой» с точки зрения защиты случай - наиболее непредсказуемое поведение системы, участвующей в формировании ТКУИ - признаком которого и будет являться условие независимости и равномерности ошибок.

Вследствие этой особенности в работе предлагается отказаться от моделирования статистики распределения источников в антенне, то есть не рассматривать внутреннюю задачу СТА. В последнее время для нее предложены пути решения, для случая, когда флуктуации поля в апертуре антенны обусловлены случайными неоднородностями среды распространения [81, с. 1357]. Однако в нашей задаче фактор неопределенности вносится преимущественно источником первичного излучения, а также переизлучающими системами распределенных антенн, к которым, например, неизвестно, в какой степени применимо предположение о нормальном законе распределения ошибок или о соизмеримости парциальных составляющих. В этом случае задача может быть неробастной: незначительное изменение начальных условий внутренней задачи СТА может значительно изменить распределение поля в раскрыве АСА. Более того, мы полагаем, что величина ошибок заранее не определена и может быть сравнительно большой, этот случай даже представляет больший интерес.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Силкин, Алексей Андреевич, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

2 Айвазян, С. А. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных: Справ, изд. / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин; под ред. С.А.Айвазяна. - М.: Финансы и статистика, 1983. -471 с.

3 Айвазян, С. А. Прикладная статистика: Исследование зависимостей: Справ, изд. / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин; под ред. С. А. Айвазяна. - М.: Финансы и статистика, 1985. - 487 с.

4 Айзенберг, Г. 3. Коротковолновые антенны / Г. 3. Айзенберг, С. П. Белоусов, Э. М. Журбенко, Г. А. Клигер, А. Г. Курашов; под ред. Г. 3. Айзенберга. - М.: Радио и связь, 1985. - 536 с.

5 Айзенберг, Г. 3. Антенны УКВ. В 2 ч. 4.1. / Г.З.Айзенберг,

B. Г. Ямпольский, О. Н. Терешин; под ред. Г. 3. Айзенберга. - М.: Связь, 1977. -384 с.

6 Акулькин, Н. В. Имитационное моделирование статистических характеристик пространственно-временных сигналов и волновых полей / Н. В. Акулькин, О. Н. Маслов // Радиотехника и электроника. - 2005. - Т.50, №7. -

C. 961-968.

7 Алексеев, А. П., Принципы многоуровневой защиты информации / А. П. Алексеев, М. И. Макаров // Инфокоммуникационные технологии. — 2012. — Т. 10, № 2. - С. 88-93.

8 Алышев, Ю. В. Исследование случайных антенн методом статистического имитационного моделирования / Ю. В. Алышев, О. Н. Маслов, А. С. Раков, А. В. Рябушкин // Успехи современной радиоэлектроники. - 2008. -№7. - С. 3-41.

9 Алышев, Ю. В. К оценке эффективности случайных антенн по критерию информационного ущерба / Ю. В. Алышев, О. Н. Маслов //. Инфокоммуникационные технологии. - 2008. - Т.6, №3. - С. 116-125.

10 Алышев, Ю. В. Методы и средства исследования эффективности случайных антенн / Ю. В. Алышев, О. Н. Маслов, А. В. Рябушкин // Антенны. - 2008. -№4(131).-С. 59-65.

11 Алышев, Ю. В. Оценка эффективности распределенных случайных антенн / Ю. В. Алышев, О. Н. Маслов, А. В. Рябушкин // Антенны. - 2009. -№ 10(149). С. 62-69.

12 Алышев, Ю. В. Тестирование модели измерительного комплекса для исследования случайных антенн/ Ю. В. Алышев, О. Н. Маслов // Инфокоммуни-кационные технологии. - 2009. - Т.7, №1. - С. 67-72.

13 Антенные решетки. Методы расчета и проектирования: обзор зарубежных работ / составители Л. С. Бененсон, В. А. Журавлев, С. В. Попов, Г. А. Постнов. - М.: Советское радио, 1970. - 384 с.

14 Бахрах, Л. Д. Антенны. Современное состояние и проблемы / Л. Д. Бахрах, Д. И. Воскресенский; под ред. Л. Д. Бахраха, Д. И. Воскресенского -М.: Советское радио. - 1979. - Вып. 16. - 208 с.

15 Бузов, Г. А. Защита от утечки информации по техническим каналам / Г. А. Бузов, С. В. Калинин, А. В. Кондратьев. - М.: Горячая линия - Телеком. -2005.-416 с.

16 Бусленко, Н. П. Метод статистического моделирования / Н. П. Бусленко. - М.: Статистика, 1970. - 112 с.

17 Глудкин, О. П. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов / В. Г. Блохин, О. П. Глудкин, А. И. Гуров, М. А. Ханин; под ред.О.П.Глудкина. -М.:Радио и связь, 1997. - 230 с.

18 Горшков, М. А. Имитационное моделирование статистических характеристик САФАР в режиме излучения радиоимпульсного сигнала / М. А. Горшков, О. Н. Маслов, А. С. Раков // Антенны. - 2007. - № 9. - С. 35-44.

19 Димов, Э. М. О точности и адекватности метода статистического имитационного моделирования / Э. М. Димов, О. Н. Маслов // Инфокоммуникацион-ные технологии. - 2007. - Т.5, №1. - С. 60-67.

20 Заседателева, П. С. Взаимодействие случайных антенн, размещенных в многоэтажном офисном здании / П. С. Заседателева, О. Н. Маслов, А. С. Раков, А. А. Силкин // Инфокоммуникационные технологии. - 2013. -Т.11, №3. - С. 8386.

21 Заседателева, П. С. Особенности моделирования режимов возбуждения многоканальных случайных антенн / П. С. Заседателева, О. Н. Маслов,

A. В. Рябушкин, Т. А. Щербакова // Инфокоммуникационные технологии. - 2012. -Т.10, №1. - С. 78-89.

22 Заседателева, П. С. Пространственно-частотные характеристики электромагнитного возбуждения комплекса случайных антенн / П. С. Заседателева, О. Н. Маслов // Инфокоммуникационные технологии. - 2012. - Т. 10, №2. - С. 9398.

23 Зернов, Н. В. Теория радиотехнических цепей / Н. В. Зернов,

B. Г. Карпов. - Л.: Энергия, 1972. - 815 с.

24 Зограф, И.А. Оценка погрешностей результатов и средств измерений / И. А. Зограф, П. В. Новицкий. - Л.: Энергоатомиздат, 1991. - 304 с.

25 Золотарев, В. М. Одномерные устойчивые распределения / В. М. Золотарев. -М.: Наука, 1986. -416 с.

26 Золотарев, В. М. Современная теория суммирования независимых случайных величин / В. М. Золотарев. - М.: Наука, 1986. - 416 с.

27 Исследование параметров каналов утечки конфиденциальной информации через случайные антенны: отчет о НИР / Маслов О.Н. - Самара: Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2012. -106 с.

28 Керниган, Б. У. Язык программирования С / Брайан У. Керниган, Деннис М. Ритчи. - Вильяме, 2009. - 304 с.

29 Кечиев, Л. Н. ЭМС и информационная безопасность в системах телекоммуникаций / Л. Н. Кечиев, П. В. Степанов. -М.: Технологии, 2005. - 320 с.

30 Кнут, Д. Э. Искусство программирования. Том 2. Получисленные алгоритмы / Дональд Э. Кнут. - Вильяме, 2011. - 832 с.

31 Кочержевский, Г. Н. Антенно-фидерные устройства / Г. Н. Кочержевский. - М.: Связь, 1972. - 472 с.

32 Левин, Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники / Б. Р. Левин. - М.: Сов. Радио. - 1969. - Кн. 1. - 752 с.

33 Лобкова, Л. М. Влияние амплитудного распределения поля в апертуре антенны на ее статистические характеристики излучения / Л. М. Лобкова // Вюник СевДТУ. -Вип. 93:1нформатика, електрошка, зв'язок: зб. наук. пр. - Севастополь: СевНТУ, 2008.-С. 119-124.

34 Марченко, А. Л. С++. Бархатный путь / А. Л. Марченко. - М.: Горячая линия-Телеком, 2005. - 399 с.

35 Маслов, М. Ю. Исследование электромагнитных полей в помещениях для целей электромагнитной и информационной безопасности: дис. ... канд. тех. наук: 05.12.07 / Маслов Михаил Юрьевич. - Самара, 2003. - 243 с.

36 Маслов, О. Н. Возможности и перспективы применения метода СИМ при решении внутренних задач СТА / О. Н. Маслов // Инфокоммуникационные технологии. -2010. - Т.8, №1. - С. 8-22.

37 Маслов, О. Н. Защита информации: аспект электромагнитной совместимости и безопасности / О. Н. Маслов, В. Ф. Шашенков // Вестник связи. -2005.-№2.-С. 65-72.

38 Маслов, О. Н. Имитационное моделирование распределений модуля случайного многомерного вектора / О. И. Маслов, А. С. Раков // Инфокоммуникационные технологии. - 2005. - Т.З, №4. - С. 53-56.

39 Маслов, О. Н. Имитационное моделирование статистических характеристик случайной активной фазированной антенной решетки в режиме излучения стационарного шумового сигнала / О. И. Маслов, А. С. Раков // Антенны. - 2006. -Вып. 6(109).-С. 35-44.

40 Маслов, О. Н. Имитационное моделирование статистических характеристик случайной АФАР / О. Н. Маслов, А. С. Раков // Радиотехника. - 2007. - № 12.-С. 29-36.

41 Маслов, О. Н. Комплексное моделирование систем активной защиты информации / О. Н. Маслов, Т. А. Щербакова // Защита информации. Инсайд. -2013.-№ 6.-С. 34-39.

42 Маслов, О. Н. Малогабаритные резонансные антенны / О. Н. Маслов, А. В. Рябушкин, В. Ф. Шашенков // Инфокоммуникационные технологии. Т.8, №2, 2010.-С. 57-67.

43 Маслов, О. Н. Многоканальные случайные антенны / О. Н. Маслов, М. А. Соломатин, А. Б. Орлов // Инфокоммуникационные технологии. - 2007. -Т.5, №4. - С. 47-52.

44 Маслов, О. Н. Модели трансионосферных радиоканалов и помехоустойчивость систем космической связи. Приложение к журналу «Инфокоммуникационные технологии» / О. Н. Маслов, В. П. Пашинцев; под ред. О. И. Маслова. - Самара: Офорт, 2006. - Вып. 4. - 357 с.

45 Маслов, О. Н. Моделирование вероятностных распределений с «тяжелыми хвостами» / О. Н. Маслов // Инфокоммуникационные технологии. - 2011. -Т.9, №1. - С. 8-15.

46 Маслов, О. Н. Моделирование статистических характеристик АФАР с применением устойчивых распределений / О. Н. Маслов // Радиотехника и электроника. - 1995. - Т.40, № 12.-С. 1798-1807.

47 Маслов, О. Н. Направленные свойства линейной случайной антенны с учетом корреляционной связи между ошибками / О.Н. Маслов, A.C. Раков // Антенны. - 2010. - №3. - С. 54-62.

48 Маслов, О. Н. Направленные свойства системы случайных излучателей гармонического сигнала / О. Н. Маслов, А. С. Раков // Методы и средства обеспечения безопасности в инфокоммуникациях. Приложение к журналу «Инфокоммуникационные технологии». - 2006. - Вып. 6 - С. 11-45.

49 Маслов, О. Н. Направленные свойства системы случайных излучателей импульсного сигнала без несущей / О. Н. Маслов, А. С. Раков // Методы и средства обеспечения безопасности в инфокоммуникациях. Приложение к журналу «Инфокоммуникационные технологии». - 2006. - Вып. 6 - С. 105-119.

50 Маслов, О. Н. Направленные свойства системы случайных излучателей стационарного шумового сигнала / О. Н. Маслов, А. С. Раков // Методы и средства обеспечения безопасности в инфокоммуникациях. Приложение к журналу «Инфокоммуникационные технологии». - 2006. - Вып. 6 - С.46-104.

51 Маслов, О. Н. Применение метода статистического имитационного моделирования для исследования случайных антенн и проектирования систем активной защиты информации / О. Н. Маслов // Успехи современной радиоэлектроники. - 2011. - №6. - С. 42-55.

52 Маслов, О. Н. Принципы проектирования перспективных систем защиты информации / О. Н. Маслов, А. С. Раков // Инфокоммуникационные технологии. - 2011. - Т.9, №3. - С. 7-16.

53 Маслов, О. Н. Результаты экспериментального исследования малогабаритных резонансных антенн / О. Н. Маслов, А. В. Рябушкин, В. Ф. Шашенков // Материалы X МНТК «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций". -Уфа: ИУНЛ УГАТУ, 2010. - С. 244-246.

54 Маслов, О Н. Самофокусирование случайных антенн / О. Н. Маслов, А. С. Раков, А. В. Рябушкин // Антенны. - 2010. -№1. -С. 65-72.

55 Маслов, О. Н. Случайные антенны / О. Н. Маслов // Электросвязь. -2006.-№7. -С. 12-15.

56 Маслов, О. Н. Случайные антенны. Теория и практика: монография / О. Н. Маслов. - Самара: ИУНЛ ПГУТИ. - 2013. - 478 с.

57 Маслов, О. Н. Сопротивление излучения и добротность конденсаторной антенны / О. Н. Маслов // Материалы X МНТК «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций". - Уфа: ИУНЛ УГАТУ. - 2010. - С. 240-242.

58 Маслов, О. Н. Статистические характеристики коэффициента превышения в системе активной защиты информации / О. Н. Маслов, А. С. Раков // Инфокоммуникационные технологии. - 2009. - Т.7, №4. - С. 107-116.

59 Маслов, О. Н. Статистические характеристики поля апертурной случайной антенны / О. Н. Маслов, А. С. Раков, А. А. Силкин // Инфокоммуникационные технологии. -2012. - Т. 10, №2. - С. 33-44.

60 Маслов, О. Н. Статистические характеристики поля апертурной случайной антенны с учетом корреляционной связи между ошибками / О. Н. Маслов, А. С. Раков, А. А. Силкин//Антенны. -2012. - Вып. 12 (187). - С. 3-10.

61 Маслов, О. Н. Статистические характеристики поля решетки апертур-ных случайных антенн / О. Н. Маслов, А. С. Раков, А. А. Силкин // Радиотехника и электроника. - 2013. - Т.58, №11. - С.1093-1101.

62 Маслов, О. Н. Статистическое имитационное моделирование характеристик сигнала возбуждения САФАР / О. Н. Маслов, А. С. Раков // Инфокоммуникационные технологии. - 2006. - Т.4, №1. - С. 45-52.

63 Маслов, О. Н. Устойчивые распределения и их применение в радиотехнике / О. Н. Маслов. - М.: Радио и связь, 1994. - 152 с.

64 Маслов, О. Н. Экспериментальное определение сопротивления излучения конденсаторной антенны / О. Н. Маслов, А. В. Рябушкин // Инфокоммуникационные технологии. - 2011. - Т.9, №3. - С. 90-94.

65 Маслов, О. Н. Электромагнитная безопасность систем активной защиты информации / О. Н. Маслов, П. С. Заседателева // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2013. -№ 6. - С. 22-28.

66 Маслов, О. Н. Электромагнитное экранирование оборудования и помещений. Приложение к журналу «Инфокоммуникационные технологии» / О. Н. Маслов, В. Ф. Шашенков; под ред. О. Н. Маслова - Самара: Офорт, 2011. -Вып. 7. - 256 с.

67 Методы и средства обеспечения безопасности в инфокоммуникациях. Приложение к журналу «Инфокоммуникационные технологии» / Под ред. Маслова О.Н. - Самара: Офорт, 2006. - Вып. 6. - 253 с.

68 Надененко, С. И. Антенны / С. И. Надененко. - М.: Связьиздат, 1959. -

554 с.

69 Пименов, Ю. В. Техническая электродинамика: учебное пособие для вузов / Ю. В. Пименов, В. И. Вольман, А. Д. Муравцов; под ред. Ю. В. Пименова. - М.: Радио и связь. - 2000. -536 с.

70 Раков, А. С. Анализ и имитационное моделирование случайных излучающих систем: дис. ... канд. тех. наук: 05.12.07 / Раков Александр Сергеевич. -Самара, 2008. - 142 с.

71 Репин, В. В. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов / В. В. Репин, В. Г. Елиферов. - М.: Стандарты и качество, 2004. -408 с.

72 Рубинштейн, В. И. Антенны / В. И. Рубинштейн; под ред. А. А. Пистолькорса. -М.: Связь, 1975. - Вып.21. - С. 47.

73 Самарский, А. А. Математическое моделирование. / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. -М.: Физматлит, 2002. - 316 с.

74 Советов, Б. Я. Моделирование систем / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. -Высшая школа, 2001. - 343 с.

75 Учайкин, В. В. Метод дробных производных / В. В. Учайкин. - Ульяновск: Артишок, 2008. - 512 с.

76 Фельдман, Ю. И. Теория флуктуаций локационных сигналов, отраженных распределенными целями / Ю. И. Фельдман, И. А. Мандуровский. - М.: Радио и связь, 1988. - 270 с.

77 Шифрин, Я. С. Антенны / Я. С. Шифрин. - Вирта, 1976. - 408 с.

78 Шифрин, Я. С. Вопросы статистической теории антенн. / Я. С. Шифрин - М.: Сов. Радио, 1970. - 384 с.

79 Шифрин, Я. С. О статистике поля линейной антенны в зоне Френеля / Я. С. Шифрин, Ю. М. Бородавко // Радиотехника и электроника. - 1988. - Т. 33, №9.-С. 1870-1878.

80 Шифрин, Я. С. Поле случайных антенных решеток в зоне Френеля \ Я. С. Шифрин, В. А. Назаренко // Радиотехника и электроника. - 1991. - Т.36, №1. - С.52-62.

81 Шифрин, Я. С. Современное состояние статистической теории антенн / Я. С. Шифрин // Радиотехника и электроника. - 1990. - Т.35, №7. - С.1345-1365.

82 Шифрин, Я. С. Статистика поля антенны с круглой апертурой. / Я. С. Шифрин, В. В. Должиков // Радиофизика и радиоастрономия. - 2010. - Т. 15, №1, с. 98-112.

83 Шифрин, Я. С. Статистическая теория антенн / Я. С. Шифрин // Справочник по антенной технике: в 5 т. Т.1 / Под ред. JI. Д. Бахраха, Е. Г. Зелкина. -М.: ИПРЖР, 1997. - Гл. 9. - С. 148-206.

84 Шифрин, Я. С. Статистическая теория антенн. Современное состояние, основные направления развития / Я. С. Шифрин; Харьков, 1985. - 181 с. -Рукопись деп. в УкрНИИНТИ 9.09.85, № 2098.

85 Электромагнитная безопасность и защищенность инфокоммуникаци-онных систем. Приложение к журналу «Инфокоммуникационные технологии» / Под ред. Маслова О.Н. - Самара: Офорт, 2005. - Вып. 1. - 190 с.

86 EH Antenna. US Patent 6,486,846. Robert Т. Hart, Nov. 26, 2002. Appl. No.: 09/576,449. Filed: May 23, 2000.

87 http://flateh.narod.ru (дата обращения 01.01.11).

88 http://www.crossedfieldantenna.com (дата обращения 01.01.11).

89 http://www.ehant.narod.ru (дата обращения 01.01.11).

90 Maslov O.N., Rakov A.S. The Research of Random Antennas Method of Statistical Simulation // Applied and Fundamental Studies. Proc. of the 1-st IAC. Vol. 1. October, 2012. St. Louis, USA. - P. 251-256.

91 Method and Apparatus for Creating an EH Antenna. Robert T. Hart, June 12, 2003. Serial No.: 302952 - Series Code: 10. Filed: Nov. 22, 2002. US Current Class: 343/860; 343/773; 343/870. US Class at Publication: 343/860; 343/773; 343/870. Intern. Class: H01Q001/50; H01Q0123/00 Description.

Исходный код программного средства для исследования статистических характеристик волнового поля АСА

и---------------------------------------------------------------------------

#pragma hdrstop #include <math> iinclude <time.h> #include <dos.h> #include <iostream.h> #include <fstream.h>

#include <Windows.h> //---------------------------------------------------------------------------

int help () {

cout«"Please, use following syntax: \napertura . exe -[(h|help)|zm|f|err_E|err_PsiIk|Ncl|n|m|path_err_E|path_err_Psi|wall|s|stat] [val ue]\nArguments:\n-h or -help\t- show this manual;\n-zm\t- set a distance between the aperture and a flat of measuring;\n-f\t- set a frequency of harmonic;\n-err_E\t- set a value of amplitude errors;\n-err_Psi\t- set a value of phase er-rors\n-k\t- set a gradient of phase distribution;\n-Ncl\t- set a number of clusters; \n-n\t- set a number of realizations; "«"\n-m\t- set a mode:0 - \"in phase\ 1 - V'spherical wave\";\n-path_err_E\t- set a path to amplitude errors file;\n-path_err_Psi\t- set a path to phase errors file;\n-wall\t- set a geometric dimen sions of the flat of measuring;\n-wind\t- set a geometric dimensions of an aperture system;\n-s\t- set a geometric dimensions of a source of radiation if mode V'spherical wave\"; \n-stat\t- use a statistical errors? 1 - yes, 0 - no;";

cout«"\nValues must passed after corresponding argu-ments\n\n\nExamples:\naperture.exe -zm 50 -f le9 -s 0\naperture.exe -err_E 0.2 -err_Psi 180 -Ncl 4\naperture.exe -m 1 -path_err_E \"d:/errors.txt\" -path_err_Ps V'errl.txt\"// path_err_Psi - relative path to file, path_err_E - absolute path (You can combine)"«"\nArguments \"wall\",\"wind\",\"source\" are set like this:\n-wall \"0 0 -10 10\"\n-wind \"-l 1 -0.5 0.5 -112 3\"//supported a few windows(apertures)(below 10)\n-s \"0 0 -0.3\"//x,y,z-coordinates of source\n"; return 0;

}

int parsline(int& n_str,string str,strings var_name,strings value){ int i=0,pos_a=0,pos_b=0,pos_c=0,pos_d=0,length=0; bool left_part=true; char buffer[ MAX PATH];

while(str[i]!='\0'){

if(str[0]=='#'||str[0]==';'){

var_name="null_string"; return 0;

}

if(str[i]=='#'||str[±]==';')break;//it's comment if(left_part&&str[i]=='='){ pos_b=i++; pos_c=i;

left_part=false; } else i++;

} pos_d=i;

if(pos_a<pos_b&&pos_b<pos_c&£pos_c<pos_d){

length=str.copy(buffer,pos_b-pos_a,pos_a);///проверить buffer[length]='\0'; var_name=buffer;

length=str.copy(buffer,pos_d-pos_c,pos_c) ; buffer[length]='\0'; value=buffer; } else {

cout«"conf ig-f ile : imcomplete string "<<n_str«endl ; var_name="incomplete_string";

}

return 0;

}

int next_num(string str,int& beg_pos,int& end_pos){//возвращает 0, если нет следующего числа в строке, т.е. строка закончилась, и 1 - если есть int i=end_pos=beg_pos; bool state=0;//1-IN; O-OUT while(str[i]!='\0'){

if(str[i]=='-' | |s t r[i]==','|l (str[i]>='0'&&str[i]<='9')){ if(!state){ state=l; beg_pos=i;

)

}else if(str[i]==' '||str[i]=='\t'){ if(state){ end_pos=i; state=0;

return 0;

}else cout«"loading has failed, string \""«str«"\" contained symbolic character (s) " ; i++;

}

if(state){

end_pos=i; state=0;

}

return 1;

}

void LKM(unsigned int &n,int &buf_numb,int size_of_mpxe=8000000){//size_of_mpxe -mas_pre_XXX_err (XXX=Ph||Amp),n- начальное число unsigned int a=l664525,m=2147483647,c=1013904223; n=(a*n+c)%m;

double buf=double(n)/double(m); buf_numb=int(buf*double(size_of_mpxe));

}

void comp_dekarts_components(bool incld_stat,bool c_clEQeH,int mode,double *ptr,double *end_ptr,double filengthWave,double &k,double &dx,double &dy,double &z,double &xm,double &ym,double &zm,double &k_phase,double &module_E,int alarm, double *ptr_amp_er,double *ptr_psi_er,int &vol_of_array, double &err_V,double &err_deg,int count_clust_x, int count_clust_y,double *p_coord_source/*,ofstream &dbg*/)//B этом случае не важно, что использовать: '*ptr' или '*&ptr' (он в любом

случае сбрасывается в исходное состояние после выполнения цикла) {

double sumRe_Ex=0; double sumIm_Ex=0; double sumRe_Ey=0; double sumIm_Ey=0; double sumRe_Ez=0; double sumIm_Ez=0; int count=0;

while(ptr<end_ptr){// цикл по окнам, причем заранее может быть неизвестно, сколько именно окон, главное, чтобы их было не более 10 double h_window=0; double x=*ptr;

double x_min=x;//нижняя точка окна(нужно для распределения фазы)

double x_d=*ptr++;//координаты верха и низа окна(нужны для вычисления размеров)

double x_u=*ptr++; h_window=x_u-x_d;

if(h_window==0){//если высота окна равна нулю,то переходим к следующему окну ptr+=2; continue ;

}

double l_window=0;

double y=*ptr;

double y_b=*ptr++;//y_begin

double y_e=*ptr++;//y_end

l_window=y_e-y_b;

if(l_window==0) continue;

//count_clust(ers) - количество кластеров по Ox (Oy) уже должно быть известно

double h_clust=h_window/double(count_clust_x); double l_clust=l_window/double(count_clust_y); double Nx,Ny; if(c_clEQeH){

Nx=l;//количество и размеры кластеров совпадают с количеством и размерами

ИГ

Ny=l ; } else {

Nx=ceil(h_clust/dx); Ny=ceil(l_clust/dy);

}

double dx_var=h_clust/Nx;//корректировка размеров, чтобы их в самом деле умещалось целое число

double dy_var=l_clust/Ny;

for(int ic=0;ic<count_clust_x;ic++){//проходим по кластерам вдоль Ox for(int jc=0;jc<count_clust_y;jc++){//проходим по кластерам вдоль Oy x=x_d+ic*h_clust+dx_var/2;//берем середину ЭГ y=y_b+j c*l_clust+dy_var/2; double ph_er=0; double amp_er=0; ///1 - для простоты отладки {

double normalize=*ptr_psi_er;

normalize=(normalize-0.5)*2*err_deg*2*M_PI/360; ph_er=normalize;

normalize=*ptr_amp_er; normalize=(normalize-0.5)*2*err_V; amp_er=normalize;

///}

// dbg<<ph_er<<' '<<amp_er<<'\t';

for(int i=0;i<Nx;i++){// циклы по одному кластеру:х,у меняются только в пределах одного кластера.

double у1=у;//этот сброс в начало кластера перед новым циклом аналогичен сдвигу каретки влево

for(int j=0;j<Ny;j++){

double r_s;//расстояние от источника излучения до центра системы, совмещенного с началом координат

if(mode) r_s=sqrt(pow((p_coord_source[0]-x),2)+pow((p_coord_source[1]-yl),2)+pow((p_coord_source[2]-z),2)); else r_s=0; double psi_s=k*r_s;

double r=sqrt(pow(xm-x,2)+pow(ym-yl,2)+pow(zm-z,2));//расстояние от центра элементарного источника Гюйгенса до т.M

double rsinO=sqrt(pow(xm-x,2)+pow(ym-yl,2) ) ;

double sinO=rsinO/r; double cosO=(zm-z)/г;

double psi=M_PI*k_phase*(((x-x_min)/(h_window/2))-1);//начальная фаза

double Ea=l ;

//psi=(k*r )+M_PI*k_phase*(((x-x_min)/(h_window/2))-1)+psi_s+ph_er;//полная фаза

///2 для реализации "принудительного зануления фазы" {

psi=(k*r)-(k*zm)+M_PI*k_phase*(((x-x_min)/(h_window/2))-1)+psi_s+ph_er; ///}

Ea=Ea+amp_er;

double E0m=(dx_var*dy_var*Ea/(2*lengthWave*(r+r_s)))*(cosO+1); double cos_phi=(xm-x)/rsinO; double sin_phi=(ym-yl)/rsinO; if(r==zm){

sumRe_Ey+=E0m*cos(psi); sumIm_Ey-=EOm*sin (psi) ; yl+=dy_var; continue ;

sumRe_Ex+=EOm*cos_phi*sin_phi*(cosO-1)*cos(psi); sumIm_Ex+=-EOm*cos_phi*sin_phi*(cosO-1)*sin(psi); sumRe_Ey+=EOm*(pow((sin_phi),2)*cosO+pow((cos_phi),2))*cos(psi); sumIm_Ey+=-EOm*(pow((sin_phi),2)*cosO+pow((cos_phi),2))*sin(psi); sumRe_Ez+=-EOm*sin_phi*sinO*cos(psi); sumIm_Ez+=EOm*sin_phi*sinO*sin(psi);

yl+=dy_var;

}

x+=dx_var;

}

if(incld_stat){//если нужно использовать ошибки /*///!*/ ptr_psi_er++;

/*///!*/ ptr_amp_er++;

}

count++;

}

}

}

// dbg«endl;

if (' c_clEQeH&& (count>vol_of_array) ) cout«"Needs more errors, than contained in massives\n";//ошибок нужно больше, чем выделено в массивах mod-

ule_E=sqrt(pow(sumRe_Ex,2)+pow(sumRe_Ey,2)+pow(sumRe_Ez,2)+pow(sumIm_Ex,2)+pow(sum

Im_Ey,2)+pow(sumIm_Ez,2)); /*

out_sumRe_Ex«ym<< ' ' <<sumRe_Ex<<endl ;

out_sumRe_Ey«ym<< ' 1 <<sumRe_Ey<<endl ;

out_sumRe_Ez«ym<< ' ' <<sumRe_Ez<<endl ;

out_sumIm_Ex<<ym<< 1 ' <<sumIm_Ex«endl ;

out_sumIm_Ey<<ym<< ' ' <<sumIm_Ey«endl ;

out sumIm_Ez<<ym<<' '«sumlm Ez«endl;

Ex_sum=sqrt(pow(sumRe_Ex,2)+pow(sumIm_Ex,2)); Ey_sum=sqrt(pow(sumRe_Ey,2)+pow(sumIm_Ey,2) ) ; Ez_sum=sqrt(pow(sumRe_Ez,2)+pow(sumIm_Ez,2) ) ; */

/*if((sumRe_Ex==0)&&(sumIm_Ex==0)) Psix_sum=8017;///8017 - значит не определено .

else Psix_sum=atan2(sumIm_Ex,sumRe_Ex)*180/М_Р1;//в <math.hpp> if((sumRe_Ey==0)&&(sumIm_Ey==0)) Psiy_sum=8017; else Psiy_sum=atan2(sumIm_Ey,sumRe_Ey)*180/M_PI; if((s umRe_E z== 0)&&(sumIm_Ez==0)) Psiz_sum=8017; else Psiz_sum=atan2(sum!m_Ez,sumRe__Ez)*180/M_PI;

Re_E_sum=sqrt(pow(sumRe_Ex,2)+pow(sumRe_Ey,2)+pow(sumRe_Ez,2));// Квадратурные компоненты

Im_E_sum=sqrt(pow(sumIm_Ex,2)+pow(sumIm_Ey,2)+pow(sumIm_Ez,2)); if((Im_E_sum==0)&&(Re_E_sum==0)) sum_psi=8017; else sum_psi=atan2(Im_E_sum,Re_E_sum)*180/M_PI;*/

}

ipragma argsused

int main(int argc, char* argv[]) {

//_time . initialisation_

struct time tl,t2; gettime(&tl); //_

//сделаю 3 слоя переменных: внутренний - все переменные будут определены внутри программы, даже если они нигде не определены; через конфигурационный файл - приоритет выше предыдущего слоя, частично переменные можно задать в файле; явное задание переменной - через командный интерпретатор в качестве параметра запуска программы, наивысший приоритет, т.к. задается пользователем явно.

//_default values_

string name_PsiErr_file="d:/Projects/secondary/TeHepaTop ПСЧ/8млн.ЛКМ_равномерно(phi).txt";

string name_AmpErr_file="d:/Projects/secondary/Генератор

ПСЧ/8млн. J1KM_равномерно (amp) . txt" ;

string wall="0 0 -0 0";//xl x2 yl y2

string wind="-0.9 0.9 -2.75 -1.25 -0.9 0.9 -0.75 0.75 -0.9 0.9 1.25 2.75";//xll xl2 yll yl2 x21 x22 y21 y22 x31 x32 y31 y32; xij: i - begin or end; j - number of window

string source="0 0 -3";//координаты источника возбуждения апертур в режиме возбуждения сферической волной

bool incld_stat=true;//include statistical errors? bool c_clEQeH=false;

int mode=0;///уточнить режим возбуждения:0-синфазное возбуждение;1-возбуждение сферической волной, используется source[]

int count_of_realizations=1000;//число реализаций в методе СИМ

int count_clust_x=l;//количество кластеров, на которые разбивается апертура

double f=le9;//частота гармонической составляющей

double k_phase=0;//крутизна распределения фазы вдоль окна

double zm=30;//расстояние между плоскостями АСА и измерения

double err_deg=180;//максимальное значение фазовой ошибки,в градусах;ошибка будет принадлежать [-err_deg;err_deg]

double err_V=0.2;//максимальное значение амплитудной ошибки, выраженной в долях от единицы (Еа)

string sc_r,sccl_x,sf,sk_phase,szm,serr_deg,serr_V,smode;//дублеры - для названия

//_

//_configure file from command line_

//пришлось разделить чтение параметров (тут только "-config"), поскольку остальные параметры должны иметь наивысший приоритет при задании параметров

bool default_cfg=true,cancel=false;///cancel - флаг, нужна переменная, говорящая, что конкретно отменило выполнение, типа битового поля char buf[_МАХ_РАТН];

string str_buf,cfg_path,cfg_name="aca.cfg\0"; GetModuleFileName(null,buf,_MAX_PATH);

cfg_path=buf;

unsigned found=cfg_path.find_last_of("\\")+1 ;

cfg_path[found]='\0';

int arg_i;//or size_t?

for(arg_i=l;arg_i<argc;arg_i++){

if((!strcmp(argv[arg_i],"-config"))&&(arg_i+l)<argc){ str_buf=argv[arg_i+l];

if(str_buf[1]==':'&&str_buf[2]=='/')cfg_path=str_buf; else{

cfg_name=str_buf;

cfg_path.insert(found,cfg_name);

}

default_cfg=false;

}

}

if(default_cfg)cfg_path.insert(found,cfg_name);

//_

//_overload values from file_

ifstream cfg(cfg_path.c_str());

string str,var_name,value ;

int n_str=0;//номер анализируемой строки

while(!cfg.eof()){

getline(cfg,str) ; if(str!=""){

parsline(n_str,str,var_name,value);

if(var_name=="incomplete_string"||var_name=="null_string"); else{

if(var_name=="path_PsiErr_file") name_PsiErr_file=value; else if(var_name=="path_AmpErr_file") name_AmpErr_file=value; else if(var_name=="wall") wall=value; else if(var_name=="wind") wind=value; else if{var_name=="source") source=value;

else if(var_name=="incld_stat") incld_stat=bool(atoi(value.c_str())); else if (var_name="mode") mode=atoi (value . c_str ()) , smode=value ; else if(var_name=="count_of_realizations") count_of_realizations=atoi(value.c_str()),sc_r=value;

else if(var_name=="count_clust_x") count_clust_x=atoi(value.c_str()),sccl_x=value;

else if(var_name=="f") f=atof(value.c_str()),sf=value;

else if(var_name=="k_phase") k_phase=atof(value.c_str()),sk_phase=value; else if(var_name=="zm") zm=atof(value.c_str()),szm=value; else if(var_name=="err_deg") err_deg=atof(value.c_str()),serr_deg=value; else if(var_name=="err_V") err_V=atof(value.c_str()),serr_V=value; else cout«"config-file: undefined variable "«var_name«" in string

"<<n_str«endl ; }

}

n_str++;

}

//_

//_overload values from command line_

for(arg_i=l;arg_i<argc;arg_i++){

if((!strcmp(argv[arg_i],"-h"))||(•strcmp(argv[arg_i],"-help"))){ help() ; return 0;

}

if((!strcmp(argv[arg_i],"-zm"))&&(arg_i+l<argc)){ szm=argv[arg_i+l]; zm=atof(argv[arg_i+l]) ; }else if(('strcmp(argv[arg_i],"-f"))&&(arg_i+l<argc)){ sf=argv[arg_i+l];

f=atof(argv[arg_i+l]); }else if((!strcmp(argv[arg_i],"-err_E"))&&(arg_i+l<argc)){ serr_V=argv[arg_i+l]; err_V=atof(argv[arg_i+l]); }else if((!strcmp(argv[arg_i],"-err_Psi"))&&(arg_i+l<argc)){ serr_deg=argv[arg_i+l]; err_deg=atof(argv[arg_i+l]); }else if((!strcmp(argv[arg_i],"-k"))S&(arg_i+l<argc)){ sk_phase=argv[arg_i+l]; k_phase=atof(argv[arg_i+l]); }else if((!strcmp(argv[arg_i],"-Ncl"))&&(arg_i+Karge)){ sccl_x=argv[arg_i+l]; count_clust_x=atoi(argv[arg_i+l]); }else if((!strcmp(argv[arg_i],"-n"))&&(arg_i+Karge)){ sc_r=argv[arg_i+l];

count_of_realizations=atoi(argv[arg_i+l]); }else if((!strcmp(argv[arg_i],"-m"))&&(arg_i+l<argc)){ smode=argv[arg_i+l]; mode=atoi(argv[arg_i+l]); }else if((!strcmp(argv[arg_i],"-path_err_E"))&&(arg_i+l<argc)){

name_AmpErr_file=argv[arg_i+l]; }else if((!strcmp(argv[arg_i],"-path_err_Psi"))&&(arg_i+l<argc)){

name_PsiErr_file=argv[arg_i+l]; }else if((!strcmp(argv[arg_i],"-wall"))&&(arg_i+l<argc)){

wall=argv[arg_i+l]; }else if ( (! strcmp (argv[arg_i] , "-wind")) && (arg_i+Kargc) ) {

wind=argv[arg_i+l]; }else if((!strcmp(argv[arg_i],"-s"))&&(arg_i+l<argc)){

source=argv[arg_i+l]; }else if ( (! strcmp (argv [arg_i] , "-stat")) && (arg_i + Kargc) ) { incld_stat=bool(atoi(argv[arg_i+l]));

}

}

//_

str="#input:zm="+szm+";f="+sf+";err_V="+serr_V+";err_deg="+serr_deg+";ccl_x="+sccl _x+";c_r="+sc_r+";mode="+smode+";wall=\""+wall+"\";wind=\""+wind+"\";source=\""+so urce+"\";";

int alarm=0;//сервисная переменная int c_wind=0;//количество окон

int pos_a=0,pos_b=0;//позиция начала и конца числа для считывания из wind и wall