автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка методического обеспечения оценки устойчивости систем видеонаблюдения при внешних мощных электромагнитных воздействиях

На правах рукописи

Ольшевский Александр Николаевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ ПРИ ВНЕШНИХ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Специальность 05 12 04 - Радиотехника, в том 'числе системы и устройства телевидения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

003160391

Работа выполнена на кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" Московского государственного института электроники и математики (Технического университета)

Научный руководитель доктор технических наук Степанов П В Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор БалюкНВ кандидат технических наук Алешин А В

Ведущая организация ФГУП "Московский научно-исследовательский радиотехнический институт"

Защита состоится" 8 "ноября 2007 г в 16 00 часов на заседании диссертационного совета Д 122 133 Об Московского государственного института электроники и математики по адресу

109028, Москва, Б Трехсвятительский пер, 3/12, стр 8, зал Ученого Совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГИЭМ Автореферат разослан "»3 " октября 2007 г

Ученый секретарь Диссертационного Совета, кандидат технических наук,

профессор

Н Н Грачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ Современные системы видеонаблюдения (СВ) все в большей степени оснащаются электронными системами управления, микропроцессорными устройствами, чувствительными к электромагнитным воздействиям. Повышение степени интеграции элементной базы электроники, и, как следствие, снижение электрической прочности отдельных компонентов аппаратуры приводит к повышению уязвимости систем видеонаблюдения к воздействию электромагнитных факторов различного происхождения.

Проблема оценки устойчивости СВ к воздействию мощных импульсных электромагнитных полей (ЭМП) представляет собой сложный многоэтапный процесс

По данной проблеме в нашей стране и за рубежом можно выделить следующие направления и этапы исследований

- методы расчета параметров электромагнитного импульса (ЭМИ),

- исследование воздействия ЭМИ на СВ с учетом условий эксплуатации и конструктивных особенностей СВ,

- разработка методов расчета воздействия ЭМИ на СВ и установление перечня параметров, определяющих поражающее действие ЭМИ,

- разработка методов и средств воспроизведения воздействия ЭМИ с целью определения критических электромагнитных нагрузок на элементы СВ,

- разработка методов и средств защиты

Проблема устойчивости технических средств (ТС) к воздействию ЭМИ решается благодаря усилиям научных коллективов ФГУ 12 ЦНИИ МО, ВНИИОФИ, ВИТУ, 22 ЦНИИ, МНИРТИ В результате исследований в значительной степени выяснена природа формирования, физические модели и математические методы расчета параметров ЭМИ Это позволило НИУ, техническому комитету Госстандарта РФ и международной электротехнической комиссии (МЭК) обобщить результаты исследований и сформировать требования по оценке устойчивости к ЭМИ ВЯВ и сверхншрокополосного (СШП) ЭМИ объектов гражданского назначения Работа в этом направлении завершилась согласованием с 18 государствами - членами МЭК, разработкой и изданием серии стандартов МЭК - 61000

На этой основе, практически параллельно с этой работой, велась разработка механизмов взаимодействия ЭМИ с объектами, которые предполагают установление связей между внешними по отношению к объекту электромагнитными полями и токами, напряжениями внутри объекта Для этого использовались теоретические и экспериментальные методы

Были достигнуты определенные успехи в решении задач анализа стойкости систем связи, создании методов измерений и экспериментальной проверки методик расчета, наведенных ЭМИ токов и напряжений в кабельных линиях, экранах и антеннах Крупный вклад в эту проблему внесли ученые Мырова Л О , Кечиев Л Н, Соколов А А, Синий Л Л, Сахаров К Ю .

Степанов П В, Михеев О В, Туркин В А, Чеков Г Н, Комягин С И, Крохалев Д И и цикл исследований, выполненных в ФГУ 12 ЦНИИ МО, БИТУ, МНИРТИ, ВНИИОФИ, МИЭМ

Анализ состояния исследований за рубежом свидетельствует, что научные организации США, Франции, Германии, Швейцарии, Китая я др стран уделяют этому вопросу большое внимание имеются модели взаимодействия ЭМИ с объектами и методы расчета, доведенные до машинных программ (Применительно к системам связи, электроснабжения различных гражданских объекте^

Об актуальности данного направления работ свидетельствует также программа перспективных работ МЭК на 2006-2008 г г В направлениях дальнейших работ рассматриваются предложения и рабочие проекты, представляющие интерес для решения практических задач методы и средства расчета воздействия ЭМИ, методы и средства измерений ЭМИ, испытания объектов на воздействие СШП ЭМИ

Для воспроизведения воздействия ЭМИ в нашей стране и за рубежом были разработаны и использованы прямые и косвенные методы С использованием прямых методов воспроизводят электромагнитные поля, параметры которых соответствуют ЭМИ Косвенные методы основаны на воспроизведении расчетных значений токов и напряжений на элементах ТС Таким образом, в настоящее время получены научные результаты по отдельным направлениям оценки устойчивости технических средств (ТС)

В то же время%оценка устойчивости сложных структурно-разветвленных систем, какими являются, в частности, системы связи, управления и видеонаблюдения представляют пока малоисследованную научную задачу Систематизация и обобщение этих результатов, которые бы определили методологию оценки устойчивости стационарных объектов, расположенных на поверхности земли, с учетом требований международных стандартов, прогноза параметров воздействия, средств защиты до сих пор не проведено

В работе рассмотрены современное состояние исследований по воздействию на СВ сверхкоротких импульсных (СКИ) и гармонических электромагнитных полей, международные стандарты по токам и напряжениям, существующие методы расчета, накопленные экспериментальные данные по поражающему действию ЭМИ, методам и средствам обеспечения устойчивости СВ

С учетом изложенного следует, что в настоящее время электромагнитные помехи большой энергии являются новой серьезной угрозой для СВ Тем более, что зависимость общества от компьютерных систем за последнее десятилетие быстро возросла, и восприимчивость этих электронных систем к электромагнитным помехам стремительно растет

Качественное переоснащение отечественных СВ и систем контроля доступа современной компьютерной техникой, повышение требований по стойкости радиоэлектронной аппаратуры к действию различных электромагнитных полей приводит к тому, что в современных ус-

ловиях проблема воздействия электромагнитных импульсов на СВ, средства связи и управления становится одной из ключевых

Поэтому, особенно актуально, на настоящий момент, стоит вопрос о защите СВ от воздействия мощных импульсных ЭМП , при котором снижается эффективность применяемых защитных устройств, усиливается проникновение электромагнитных полей через неоднородности в корпусах и увеличиваются амплитуды наведенных токов и напряжений на выходах высокочастотных антенно-фидерных устройств , кабелей и проводов, расположенных вне экранов, что приводит к ложным срабатываниям или катастрофическим отказам аппаратуры

В связи с этим, важным этапом при решении задач, направленных на обеспечение устойчивости СВ к действию электромагнитных факторов, является проведение исследований с использованием математических моделей взаимодействия ЭМИ с элементами СВ Для проведения исследований воздействия ЭМИ на СВ необходимо создание соответствующей системы исходных данных по параметрам ЭМИ на основе анализа стандартов и существующих экспериментальных методов оценки воздействия ЭМИ на элементы СВ

Наряду со значительными достижениями в области обеспечения стойкости ТС существующие методы оценки воздействия сверхкоротких импульсных электромагнитных полей (СКИ ЭМП) не позволяют проводить достоверную оценку воздействия ЭМИ на СВ Это в значительной мере обусловлено отсутствием совершенных методов расчета воздействия ЭМИ на элементы РЭА

Следовательно, задача разработки и совершенствования методов расчета воздействия ЭМИ на СВ, а также разработка и уточнение методов оценки стойкости СВ к электромагнитным воздействиям, является в настоящее время особенно актуальной

Настоящая работа посвящена теоретическому обобщению и решению научной задачи имеющей важное значение, а именно, разработке научно-методических основ оценки устойчивости СВ к воздействию мощного электромагнитного импульса Актуальность поставленной задачи определяется

■ необходимостью создания и совершенствования систем видеонаблюдения, соответствующих современным требованиям, предъявляемым к их надежности и устойчивости в условиях воздействия ЭМИ,

■ слабой теоретической и экспериментальной изученностью воздействия наносекундных электромагнитных полей на СВ и ее элементы,

■ отсутствием в полном объеме рекомендаций по техническим средствам защиты оборудования СВ от ЭМИ и требований к средствам воспроизведения

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

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

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи

• Анализ состояния работ гю разработке национальных и международных стандартов в части задания требований к техническим средствам по параметрам мощных импульсных ЭМП, методам и средствам испытаний

• Обобщение существующих методов и средств оценки стойкости СВ к воздействию

ЭМИ.

• Обоснование требований к средствам измерений и генерации ЭМП для проведения исследований воздействия ЭМИнаСВ

• Совершенствование физико-математический модели для оценки воздействия импульсных ЭМП субнаносекундного диапазона на типовые элементы СВ

• Разработка научно-методического обеспечения испытаний СВ с помощью излучателей сверхкоротких электромагнитных импульсов (СК ЭМИ)

• Проведение экспериментальных исследований устойчивости СВ к воздействию СК ЭМИ, гармонических полей и разработка рекомендаций 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 СКЭМИ,

• результаты экспериментальных исследований воздействия мощных импульсных ЭМП наСВ,

• рекомендации по обеспечению помехоустойчивости систем видеонаблюдения 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 про-

гнозировать характеристики воздействия ЭМИ на элементы технических систем различного назначения,

в разработанных на основе результатов исследований методиках проведения испытаний СВ 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

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы состоит

■ в разработке прикладных программ и расчетных методик по оценке поражающего действия ЭМИ на элементы систем видеонаблюдения,

« в новых результатах экспериментальных исследований воздействия гармонических и импульсных электромагнитных полей на СВ, на основе которых определены пороговые уровни и режимы воздействия излучателей СК ЭМИ на видеокамеры и персональные компьютеры СВ,

■ в разработке рекомендаций по защите элементов СВ от ЭМП субнаносекундного диапазона

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И

ВЫВОДОВ

При решении поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные

методы исследования, принципы математического моделирования и теория электромагнитного поля

Достоверность научных положений и выводов обеспечивается

■ корректностью использования математического аппарата и математической статистики, теории испытаний и измерений,

■ апробацией и публикациями основных результатов исследований,

■ проверкой соответствия теоретических результатов по исследуемой проблеме экспериментальным данным,

■ сравнением полученных данных с результатами других исследований РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ НАУЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ Основные теоретические и практические результаты диссертации реализованы при выполнении НИР « Стойкость-07», при непосредственном участии автора.

Разработанные методики, программы, конкретные технические решения внедрены при разработке стойких к воздействию ЭМИ ряда СВ, а также при разработке технических заданий на создание СВ. Использование результатов данной работы позволит повысить показатели стойкости СВ к воздействию мощных импульсных ЭМП на этапах проектирования и разработ-

ки перспективных систем управления и контроля В деле имеется Акты о внедрении полученных автором результатов

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс Московского института электроники и математики на кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" по дисциплине « Импульсные электромагнитные воздействия на РЭС и ЭВС»

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Работа в целом и отдельные ее результаты опубликованы в виде статей в научно-технических журналах по проблеме, докладывались и обсуждались на 9-ой Российской НТК "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов", С Петербург, 2006г, на 7 международном симпозиуме по ЭМС и электромагнитной экологии, ЭМС-2007, Санкт-Петербург, 2007 Результаты также обсуждались на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ, Москва, 2006г, на научно-технических семинарах кафедры «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» МГИЭМ с 200бг по 2007г

ПУБЛИКАЦИИ

По теме диссертации автором опубликовано 14 научных работ СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 24 таблицы, 33 рисунка Список литературы включает 91 наименование

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований воздействия ЭМИ на СВ, определена цель работы, задачи исследования и приведены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе дана общая характеристика параметров и поражающего действия ЭМИ на технические средства как объектов, подверженных воздействию электромагнитных излучений

В последние годы появились новые стационарные и подвижные генераторы, излучающие периодические и однократные сверхпшрокополосные электромагнитные импульсы Такие устройства обладают новыми качествами, отсутствующими у традиционных источников преднамеренных помех - сверхширокополосностью и большой амплитудой излучаемых электромагнитных полей Одной из возможных областей применения таких излучателей является дистанционное поражение (до 2 км ) электронных компонентов систем контроля доступа, телекоммуникационных, информационно-управляющих систем различного назначения, технических

средств связи Уровни плотности потоков электромагнитного излучения этих генераторов таковы, что могут приводить к нарушению работоспособности радиоэлектронной аппаратуры, а в ряде случаев, к необратимым изменениям ее параметров Кроме того, электронные компоненты, такие как микропроцессоры, составляющие сегодня основную часть используемых элементов, работают на все более высоких частотах и низких напряжениях и, таким образом, становятся все более восприимчивыми к СШП ЭМИ

Данные тенденции в развитии генераторов мощных электромагнитных полей обуславливают необходимость проведения исследований, направленных на обеспечение стойкости СБ к электромагнитным воздействиям

В общем случае воздействующими факторами на элементы указанных систем при воздействии ЭМИ являются

• электромагнитные поля, проникающие через экраны,

• импульсные напряжения и токи, наводимые в цепях «жила-экран» кабелей и воздействующие на входы оборудования и аппаратуры,

• импульсные напряжения и токи, наводимые в печатных платах электромагнитными потами, проникающими через неоднородности экранов

Проведенные отечественные и зарубежные оценки, экспериментальные исследования воздействия ЭМИ на ТС показали, что уровни наводимых напряжений в РЭА могут приводить к ложным срабатываниям в системах управления и контроля

Это требует проведения комплекса исследований по оценке поражающего действия ЭМИ на данные системы и разработки мероприятий, специальных средств защиты

Эти обстоятельства имеют принципиальное значение при оценке наведенных токов и напряжений в различных элементах ТС, так как приводят к необходимости уточнения расчетных моделей и требований к средствам защиты

Рассмотрено современное состояние расчетных методов оценки поражающего действия ЭМИ на элементы СВ В настоящее время для определения токов и напряжений наводимых в кабельных линиях ЭМИ, используются различные методы, основанные на решении уравнений Максвелла как в строгой постановке, так и с различной степенью допущений и упрощении Однако применение данных методов для расчетов воздействия ЭМИ на элементы СВ требует своего обоснования На основе проведенного анализа показана необходимость разработки новых и развития существующих точных и приближенных методов оценки устойчивости СВ к воздействию ЭМИ и показаны основные направчения развития этих методов с учетом современных требований

На основе результатов анализа состояния вопроса по теоретическим и экспериментальным методам воздействия ЭМИ на системы видеонаблюдения и методам оценки их устойчивости сделано два основных обобщающих вывода

1 Основным математическим аппаратом, применяемым при оценке воздействия ЭМИ являются уравнения Максвелла. Разработанные методы решения пригодны для оценки воздействия на простейшие модельные задачи

2 Существующие методы и средства обеспечения устойчивости в основном ориентированы на решение проблемы ЭМС и не затрагивают сложнейший комплекс задач по устойчивости СВ к воздействию мощных сверхкоротких ЭМИ

На основании изложенного в главе материала обоснована актуальность диссертационной работы, поставлены цель и задачи исследований

Во второй главе обоснованы требования к СВ, средствам измерений, излучателям ЭМИ для обеспечения испытаний СВ к воздействию сверхширокополосных ЭМИ

Анализ стандартов МЭК и существующих излучателей ЭМИ показывает, что основные требования к СВ, средствам метрологического обеспечения испытаний СВ на стойкость к СШП ЭМИ должны разрабатываться, исходя из импульсов ЭМП со следующими параметрами 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, частота повторения импульсов - от 1 до 1000 Гц

Под сверхширокополосным сверхкоротким ЭМИ, в соответствии с определением международного стандарта МЭК 61000-2-13, понимаются сигналы, имеющие относительную ширину спектра по уровню 3 дБ более 25% Мы рассматриваем здесь СШП импульсы с явно выраженной временной зависимостью, формируемые излучающей антенной, возбуждаемой генератором импульсного напряжения. В качестве антенны может быть использован ТЕМ - рупор, открытый конец волновода, решетка из ТЕМ-рупоров или открытых концов волновода, коническая шш биконическая антенна Формы импульсов довольно разнообразны, поскольку зависят от характеристик как генератора, так и излучающей антенны Как правило, СШП импульсы имеют общую длительность от сотен пикосекунд до нескольких наносекунд и содержат до нескольких «полупериодов» колебаний Характерной особенностью является отсутствие в спектре импульсов нулевой частоты Длительности фронта импульсов современных СШП излучателей лежат в диапазоне Ю~10 - Ю-9 с, амплитуды на расстояниях до 10 м от раскрыва антенны могут достигать 10-100 кВ/м

Для измерения полей излучения наиболее подходит полосковый измерительный преобразователь ВНИИОФИ со ступенчатой переходной характеристикой, позволяющий осуществлять преобразование сигнала электрического поля в сигнал напряжения той же формы с минимальными искажениями

В процессе проведения испытаний возникает задача исследования электромагнитной обстановки в более длинном диапазоне времени Для решения задачи исследования электро- *

магнитной обстановки целесообразно использовать первичный измерительный преобразователь (ИП) в виде меандрической полосковой линии

Учитывая, что при решении задач регистрации СК ЭМИ важнейшей числовой характеристикой сигнала является максимальное значение напряженности импульсного поля, то в качестве аппаратуры контроля целесообразно использовать индикатор амплитуды СК ЭМИ В соответствии с решаемой задачей основные требования, которые предъявляются к индикатору амплитуды - малогабаритаость и автономность прибора.

Конструкция средств измерений (СИ) полей выбирается из условий минимизации габаритов и веса, обеспечения механической прочности и надежности, возможности быстрой сборки, подключения, настройки и поверки СИ, возможности дистанционного управления режимами работы

Эксплуатационные характеристики СИ должны обеспечивать возможность проводить измерения в любой точке исследуемого испытательного объема, безопасную работу обслуживающего персонала, нормальную работу в заданных климатических условиях, малое потребление энергии активными элементами СИ, достаточно долгий срок автономной работы ИП от внутренних источников питания

Обоснованы требования к характеристикам мощных излучателей сверхкоротких электромагнитных импульсов, разработанных во ВНИИОФИ

Определены основные требования к метрологическим характеристикам лабораторным переносным излучателям сверхкоротких ЭМИ на основе полупроводниковых генераторов, производства ЗАО «НПАО «ФИД-Технология» Они применяются для исследования воздействия сверхкоротких ЭМИ на небольшие объекты внутри зданий, насыщенные цифровыми устройствами, например, персональные компьютеры, системы контроля доступа в охраняемые помещения и сети Интернета

Основным эксплуатационным требованием к лабораторным излучателям является его компактность, возможность размещения на любом требуемом объекте как внутри помещения, так и вне его и достаточно высокая напряженность поля излученных импульсов, которая позволяет моделировать ситуацию воздействия мощных передвижных излучателей сверхкоротких ЭМИ

В третьей главе развиваются расчетные методы оценки устойчивости СВ к воздействию СПШ ЭМИ

Для проведения исследований воздействия СШП ЭМИ на СВ разработана соответствующая система исходных данных по параметрам ЭМИ Исходные данные по амплитудно-временным параметрам СШП ЭМИ в работе получены из анализа известных характеристик генераторов СШП ЭМИ, международного стандарта по СШП ЭМИ, средств измерений и эталонов электромагнитных полей субнаносекундного диапазона.

В качестве объектов воздействия рассматриваются проводящие структуры из проводников ¡фуглого сечения, не имеющие точек ветвления, находящиеся в однородной непроводящей среде Диаметр сечения проводников и погонное сопротивление могут изменяться в зависимости от локальной продольной координаты. Направление распространения воздействующего электромагнитного поля — произвольное

Таким образом, исходными данными при расчете являются характеристики воздействующего импульса поля (форма, амплитуда, направление распространения), а также геометрические и электрические параметры проводников

В работе обоснован и выбран метод расчета токов в проводниках на основе интегрального уравнения электрического поля (ИУЭП) Для расчета дифракции на проволочных структурах или протяженных объектах, поперечные размеры которых малы по сравнению с длиной волны, применяют тонко-проволочный подход, при котором дискретизация геометрии производится с помощью одномерных элементов, как более экономичный с точки зрения вычислительных затрат

Расчет токов, наводимых на цроволочные структуры при воздействии сверхширокополосных импульсов электромагнитного поля, - частный случай задачи о взаимодействии электромагнитного поля и проводящего объекта Для решения данной задачи использован метод моментов на основе интегрального уравнения электрического поля в частотном представлении

ОюА(г) + УФ(г))м =Ё|ю - ^ 1(Г), (1)

где т - частота падающего поля,

А00 = -^ Ф(Ц-—-!-К7(Г)еХрНкК^8- -векшр-

4%£ К 4ж]ае £ К

ттый магнитный и скалярный электрический потенциалы, Т(Г) - токи на поверхности проводника 8, Г -радиус-вектор точки пространства, Ъ=2тЦ\ - волновое число,

Я = — г'| - расстояние между произвольно расположенной точкой наблюдения г и точкой источника ?' на поверхности проводника Э, ЁЦ (г) —касательная к 8 составляющая падающего электрического поля,

- поверхностный импеданс металла, ц, е - парам яры окружающей среды, У8 I - поверхностная дивергенция вектора 7

При решении уравнения (1) используется тонкопроволочное приближение При этом геометрия объекта аппроксимируется прямолинейными проволочными отрезками и каждому месту соеда-

нения двух проволочных отрезков (неграничному узлу) ставится в соответствие базисная функция, отличная от нуля лишь на соответствующей паре отрезков, где она имеет вид

Ш=±(Гг|т?)> (2)

где п - номер узла, знаки «-» и «+» в качестве индексов приписаны первому и второму отрезку в паре, соответственно, - длина проволочного отрезка , х^ - радиус-вектор второго (отличного от п-го узла) конца проволочного отрезка Ток на проволочной структуре аппроксимируется разложением по базисным функциям (2)

п=1 к, (3)

п=\

где № число базисных функций

Подстановка разложения в уравнение (1) и применение к нему процедуры взвешивания с использованием в качестве весовых функций базисных, согласно методу Галеркина, приводит к системе линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных коэффициентов разложения 1„ Разрешая систему относительно неизвестных коэффициентов разложения (3), получаем распределение токов на заданной частоте Временная форма импульсов тока находится обратным преобразованием Фурье для свертки частотного представления токов со спектром воздействующего импульса поля. С использованием вышеописанного метода и разработанной на его основе программы решалась задача по расчму импульсного тока, наводимого в прямом отрезке проводника при воздействии импульсного ЭМП (рисунке 1)

На рисунке 2 представлены результаты расчета максимальных вдоль проводника амплитуд тока для значений Ь=9м в зависимости от параметра © Данная величина растет с увеличением длины проводника. При достаточно большой длине Ь и значениях угла ©, близких к 90°, в проводнике возбуждается бегущая волна тока, амплитуда которой растет за счет суммирования наводок на различные участки проводника. В обобщенном виде результаты оценки максимальных по © амплитуд наводимых импульсов тока в зависимости от длины проводника Ь представлены на рисунке 3 Максимальная амплитуда тока для проводников длиной до 20 м при амшштуде воздействующего импульса 1 В/м составила ~ 5,5 мА

Однако для расчета импульсных наведенных токов и напряжений в прямых проводниках с длиной более 20 м описанный подход оказался трудно применимым вследствие возрастания вычислительных затрат С целью оценки максимально возможных значений данных величин потребовалась разработка приближенного метода расчета

Анализ расчетных данных показывает, что СШП импульсы обладают высокой эффективностью воздействия на печатные платы и линии длиной до нескольких метров При I < 1 м

они могут оказать большее влияние на объект, чем другие типы импульсов, даже, несмотря их сравнительно малую энергетику

Рисунок 1- Геометрия задачи и форма воздействующего импульса поля

©, градусы

Рисунок 2- Максимальная амплитуда импульса тока в проводнике длины Ь в зависимости от © при амплитуде воздействующего импульса поля 1 В/м

Рисунок 3- Максимальная по © амплитуда импульса тока в проводнике в зависимости от Ь при амплитуде воздействующего импульса поля 1 В/м

В третьей главе также разрабатываются расчетные методы оценки эффективности экра нов СВ На основе общей теории экранирования уточнены показатели эффективности экранирования при наличии щелей и экранов, что является типичным для конструкций СВ

Разработанные расчетные методы носят общий характер и использовались при разрабо ке рекомендаций по обеспечению устойчивости СВ к воздействию СШП ЭМИ

Все расчеты эффективности экранирования в работе выполнены с применением пакета

Мшкетайса

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям воздействия гармони ческих и импульсных электромагнитных полей на типовые объекты различных СВ, такие ка: персональные компьютеры и видеокамеры ( рисунок 4)

В результате исследований устойчивости компьютеров к воздействию сверхкорот ких импульсных электромагнитных полей ( СКИ ЭМП) было установлено следующее-

1 При напряженности поля менее 2 кВ/м большинство из исследованных типов компью теров не имеют эффектов, связанных с зависанием При амплитуде прямого излученного сапна ла более 10 кВ/м происходит сбой практически всех устройств, чувствительных к воздействии электромагнитных импульсов

2 Диапазон частот повторения импульсов, который является наиболее эффективным при воздействии СКИ ЭМП на видеосистемы составляет 100-1000 Гц - в случае применения излучателей на основе полупроводниковых ключей

3 Однократные ЭМИ имеют эффективность воздействия от одного импульса в 1,5-2 раза ниже, чем пачка импульсов с частотой 10 Гц длительностью в доли секунды

Было замечено, что практически все компьютеры, находящиеся под воздействием СКИ ЭМП с уровнями меньшими, чем это требуется для сбоя, замедляли свою работу Причем замедление проявлялось также в запаздывании реакции компьютера на периферийное управление (с клавиатуры, мыши, дисководов и др) Время запаздывания составляло, как правило, от долей секунды до нескольких секунд Некоторые компьютеры после воздействия временно зависали до минуты и выше, после чего их режим работы восстанавливался

4 Наибольшее влияние на компьютер оказывают импульсы поля длительностью Ти~400 пс Импульсы более длинные (-600 пс), как и более короткие (~190 пс и короче) вызывают сбои в ПК при большей напряженности поля

Исследования устойчивости видеокамер к воздействию гармонических и импульсных СК ЭМП показали их высокую устойчивость к гармоническим полям в диапазоне частот 1-30 МГц, напряженностью 10-100 В/м и импульсным полям напряженностью 10-100 кВ/м.

Видеокамера МТ- 83 КВ.10НР М1Н-ТЯОЫ Ралазошс.Устойчива к воздействию гармонических полей в диапазоне частот 1-ЗОМГц, напряженностью 10-100 В/м и импульсным полям напряженностью 10100 кВ/м.

Система телевизионного наблюдения « Интегра-С» и составе: ПК, видеокамера, блок питания, кабель КО-59.

Временный отказ мыши и клавиатуры, при котором их работа невозможна или происходит искажение вводимых в ПК данных (Е=0,5 кВ/м, ТфрЮ,2 не, Г=100-1000 Гц).

Сбой видеосистемы ПК, при этом наблюдаются существенные искажения изображения на мониторе во время воздействия ЭМИ (Е=1 кВ/м).

Рисунок 4- Экспериментальные исследования воздействия импульсных электронагнит-нщ полей на типовые элементы систем видеопаблюдсняя.

Результаты экспериментальных исследований устойчивости СВ (видеокамера и ПК) к воздействию СКИ ЭМП

При воздействии СКИ ЭМП на объекты СВ различных конфигураций наблюдались следующие эффекты нарушения работоспособности

- временный отказ мыши и клавиатуры, при котором их работа невозможна или происходит искажение вводимых в ПК данных (Е=0,5 кВ/м, Тфр=0,2 не, Р=100-1 ООО Гц),

- сбой видеосистемы ПК, при этом наблюдаются существенные искажения изображения на мониторе во время воздействия ЭМИ (Е=1 кВ/м),

- зависание ПК, требующий для восстановления работоспособности перезагрузки (Е=2-4 кВ/м),

- самопроизвольная перезагрузка (Е=2-4 кВ/м).

Исходя из полученных результатов, определены пороговые режимы работы излучателей СКИ ЭМП, при которых происходит нарушение работоспособности СВ

• Амплитуда воздействующих импульсов поля 1-10кВ/м

• Диапазон частот воздействующих импульсов в интервале 100-1000 Гц - в случае применения излучателей на основе полупроводниковых ключей

• Длительность излучаемых импульсов должна находиться в пределах 0,25-0,5 не

Наиболее простым и эффективным способом защиты СВ от воздействия ЭМИ -

остаются различные типы экранов В качестве эффективных экранов для защиты от СКИ ЭМП могут быть использованы металлические сетки (размер ячейки сетки не должен превышать 0,1 0,2 минимальной длины волны в спектре сигнала), фольга, напыляемые пленки, металлизированные краски Защитная краска уменьшает амплитуду электромагнитного поля внутри диэлектрического объема в ~ 3 раза

Применение к РЭА, размещаемой в пластиковых корпусах, мер защиты, основанных на использовании относительно тонкостенных экранов, даже с учетом существующих в них неод-нородностей, позволяет повысить эффективность экранирования аппаратуры на 10 20 дБ

Важной организационной мерой, направленной на повышение защищенности СВ, насыщенных цифровыми устройствами от действия СКИ ЭМП, должна стать разработка требований к ним по стойкости и проведение сертификационных исследований

Основным требованием, предъявляемым к средствам защиты, является обеспечение их минимального влияния на работу защищаемой цепи, устройства, аппаратуры при отсутствии ЭМИ

Рекомендуется использовать следующие методы повышения устойчивости СВ к воздействию ЭМИ

• конструктивные (экранирование, зонирование, группирование, рациональное заземление),

• схемотехнические (ограничение наводок по спектру, амплитуде), использование

элементов оптоэлекгроники В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе в целом

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 СВ, средствам измерения параметров полей и характеристик излучателей,

• разработку математических моделей расчета взаимодействия импульсных ЭМП с экранами и системой проводников,

• проведение комплекса экспериментальных исследований воздействия полей излучателей сверхкоротких ЭМП на аппаратуру СВ

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 ЭМП, методам и средствам испытаний

Рассмотрены современные расчетные, расчетно-экспериментальные и экспериментальные методы оценки стойкости СВ к различным видам мощных импульсных ЭМП

Дана общая характеристика СВ 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 СШП ЭМИ, 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 СШП ЭМИ различных видов Анализ устойчивости элементов СВ показал, что для обеспечения надежного функционирования этих систем в условиях воздействия СШП ЭМИ необходимо проведение комплекса исследований по оценке этого воздействия и разработке рекомендаций по методам и средствам их защиты

Проведен анализ механизмов воздействия СШП ЭМИ на СВ и ее элементы Установлено, что оценку влияния СШП ЭМИ на СВ необходимо осуществлять комплексным методом, включая проникновение ЭМИ 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 на стойкость к воздействию СШП ЭМП.

Проведен анализ параметров существующих генераторов СШП ЭМИ и перспективных разработок Анализ стандартов МЭК и характеристик излучателей показывает, что методы оценки устойчивости СВ и требования к средствам защиты их от СШП ЭМИ должны разрабатываться, исходя из следующих параметров ЭМП

-напряженность электрического поля в диапазоне от 1 доЮО кВ/м,

- длительность фронта импульса - от 100 до 500 пс,

- длительность импульса - от 0.5 не до единиц не,

На основе обоснованных требований определен тип излучателей - полупроводниковые излучатели, разработанные во ВНИИОФИ

3 Проведены теоретические исследования и разработаны современные численные методики оценки воздействии мощных импульсных ЭМП 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 СШП ЭМИ может быть решена методом моментов

На основе интегрального уравнения электрического поля и метода моментов разработана 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 на 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 на-

грузке 50 Ом (при условии, что сопротивление нагрузки расположено в точке, где достигается максимальная амплитуда тока) составит 0,25 В

Разработаны математические модели расчета эффективности экранирования применительно к воздействию СШП ЭМИ на СВ Они реализованы на современных ЭВМ и позволяют оперативно рассчитать параметры полей внутри экранов систем видеонаблюдения

4 Разработано научно-методическое обеспечение экспериментальных исследований воздействия СКИ ЭМП на видеосистемы

На основе разработанных программ-методик проведены экспериментальные исследования воздействия полей СКИ ЭМП с наносекундными фронтами, которые показали, чтосущест-вующие системы СВ не удовлетворяют требованиям по устойчивости к действию сверхкоротких импульсных полей современных излучателей

Показано, что установленные защитные средства в части быстродействия не в полной мере позволяют обеспечить эффективную защиту некоторых видов систем от действия СК ЭМИ, поэтому необходима либо их доработка, либо разработка целевым назначением принципиально новых защитных устройств

Приведены экспериментальные исследования воздействия СКИ ЭМП на различные компоненты СВ

Выявлены оптимальные режимы воздействия гармонических и импульсных ЭМП на элементы СВ

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

Современные методы и средства оценки стойкости СВ базируются на подходах обеспечения ЭМС, 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 СКИ ЭМП требуют доработки

5. Разработаны предложения и рекомендации по защите СВ и направлениям перспективных исследований.

По результатам проведенных исследований разработаны рекомендации по совершенствованию методов и средств защиты СВ от воздействия СКИ ЭМП

Исследованный в работе механизм воздействия показал, что основным каналом проникновения в современные СВ мощных импульсных помех являются кабельные линии и неодно-

родности в экранах Защита ПК от воздействия полей, проникающих через неоднородности в экранах и наводок в кабельных линиях является первоочередной

На основе результатов испытаний разработаны рекомендации по увеличению помехоустойчивости и защищенности СВ Показано, что наиболее простым и эффективным способом защиты СВ является экранировка всех подверженных воздействию объектов В качестве эффективных эвфанов для защиты от СКИ ЭМП могут быть использованы металлические сетки, сплошные металлические тонкостенные экраны

Основные положения и полученные научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

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

2 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

3 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

4 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

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

6 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

7 Зеленин АН, Крохалев ДИ, Арчаков ОН, Ольшевский АН. Состояние и направления совершенствования методов расчета воздействия СШП ЭМИ на технические средства. Сборник научных трудов МИЭМ под ред Кечиева Л Н ,2006, с 22-32

8 Ольшевский А Н. Актуальность проблемы стойкости систем видеонаблюдения к воздействию сверхширокополосных ЭМИ и методический подход к ее решению Московский союз научных и общественных объединений, сборник научно-технических статей, Москва, 2006, с 45-48

9 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 ----

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

11 Акбашев Б Б, Степанов П В, Ольшевский А Н Современное состояние телекоммуникационных технологий Сборник научных трудов МИЭМ под ред Кечие-ваЛН,2007, с7-15

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

13 Кечиев Л Н, 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

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

Подписано в печать 01 10 2007 Формат 60x84/16 Бумага типографская № 2 Печать - ризография Усл. печ л 1,4 Тираж 100 экз Заказ 972

Московский государственный институт электроники и математики 109028, Москва, Б Трехсвятительский пер , 3/12.

Центр оперативной полиграфии (095) 916-88-04, 916-89-25

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.

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.

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.

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.