1.4. Оптические средства добывания конфиденциальной информации
1.4.1. Оптико-механические приборы
Зрение человека играет исключительно важную роль в познании окружающего мира, так как примерно 90 % получаемой информации приходится именно на зрение и только 10 % — на другие органы чувств. Интерес к секретам конкурентов, с долей иронии, также может рассматриваться как тяга к познанию. Отсюда и стремление определенной категории людей к прослушиванию конкурентов и получению некоторой зрительно осязаемой информации, например, о содержании интересующих документов и фотографий, о внешнем виде собеседников или передаваемых предметов во время конфиденциальной встречи.
Однако мудрая природа, дав людям такой важный для восприятия окружающего мира прибор, существенно ограничила его возможности. Так, основными характеристиками человеческого глаза являются следующие:
>- мгновенное угловое поле зрения:
в горизонтальной плоскости составляет 65. 95°;
в вертикальной плоскости — 60. 72°;
>- расстояние наилучшего зрения — 250 мм ;
>- время удержания взглядом изображения — 0,06 с;
>- область спектральной чувствительности лежит в диапазоне 0,37. 0,72 мкм (рис. 1.4.1).
В соответствии с приведенной характеристикой максимальная восприимчивость для дневных условий соответствует темно-зеленому излучению с длиной волны Х = 0,54 мкм (поэтому на зеленом цвете глаз отдыхает), а в сумеречное время — излучению с длиной волны Х = 0,507 мкм — голубой цвет. Отсюда и известное выражение, что ночью все кошки серые.
Естественно и вечное стремление людей расширить границы своего зрения. Люди старались улучшить все характеристики зрения и создали огромное количество оптических приборов: для увеличения дальности наблюдения — зрительные трубы, бинокли и телескопы, для расширения области спектральной чувствительности — так называемые приборы ночного видения, для расширения поля зрения — системы телевизионного наблюдения, а для фиксации изображения — фотоаппараты, кино- и видеокамеры.
Наиболее древними из перечисленных являются так называемые оптико-механические приборы, позволяющие зрительно приблизить удаленные предметы. Несмотря на свой «преклонный возраст» они до сих пор очень популярны и практически незаменимы для наблюдения за конкурентами с больших расстояний или из укрытий.
Принцип действия таких приборов основан на том свойстве, что один и тот же предмет виден под большим углом при меньшей «дальности (рис. 1.4.2).
Так, если невооруженным глазом предмет виден под углом y 1 , а оптическая система создает изображение, видимое под углом y 2 то видимое увеличение, или кратность увеличения определяется выражением:
В простейшем случае такая телескопическая система представляет собой двухкомпонентную афокальную систему, изображенную на. рис. 1.4.3. Чем больше ее длина, тем меньше угол y 1 ( y 1 11 y 1 1 при R 11 > R 1 ), а, следовательно, больше видимое увеличение Г. Так как величина угла y 2 согласована с размерами и воспринимающей способностью глаза и для нормальных условий составляет значение y 2 = 60°, то видимое увеличение оптико-механического прибора может быть оценено по диаметру входного отверстия объектива D , выраженного в миллиметрах:
(Хотя более Точное значение величины Г лежит в пределах от 0,2 до 0,75 D).
Ряс. 1.4.2. Схема формирования воображения на сетчатке глаза:
один и тот же предмет виден под большим углом ( y 2 > y 1 ) при меньшей дальности ( R 2 R 1 )
Рис. 1.4.3. Двухкомпонентная телескопическая афокальная система
Однако надо иметь в виду, что чем больше кратность увеличения, тем меньше мгновенное угловое поле зрения q , которое связано с величиной угла y 2 , соотношением q = y 2 ,
В отверстия объектива и окуляра могут быть вставлены различные линзы (выпуклые, вогнутые, выпукло-вогнутые и др.), но для целей получения конфиденциальной информации лучше всего подходят двояковыпуклые линзы. Такая оптическая система известна под названием системы Кеплера, или астрономической трубы.
Достоинством системы Кеплера является то, что в плоскости изображения может быть установлена сетка (шкала). Она позволяет решать измерительные задачи по определению дальности до объекта наблюдения, в то время как другие оптические системы не могут быть использованы для этих целей.
Для того чтобы измерить расстояние R до объекта наблюдения, необходимо знать ориентировочный линейный размер объекта L , выраженный в метрах, и его угловой размер У. Последний определяется по шкале оптической системы в условных единицах, называемых тысячные (рис. 1.4.4, а). Величина У измеряется, исходя из цены деления шкалы (расстояния между двумя соседними делениями). Эта цена составляет 5 тысячных, такому же значению соответствует собственный размер малого штриха деления. Расстояние между двумя большими делениями и размер штриха большого деления — 19 тысячных.
Значение расстояния R (м) рассчитывается по формуле:
Так, например, на рис. 1.4.4, а представлен случай, когда в поле зрения оптической системы находятся человек и автомобиль.
Рис. 1.4.4. Определение расстояния до объекта:
а — по шкале, установленной в оптической системе Кеплера;
б — с использованием линейки или других подручных средств
Известно, что средний рост человека составляет 1 м 70 см ( L = 1,7 м ), а его угловой размер для случая, изображенного на рисунке, У= 10 тысячных, таким образом расстояние от наблюдателя до человека составляет величину:
Длина другого объекта — автомобиля около 4,5 м (L = 4,5м), его угловой размер — У= 15 тысячных, следовательно дальность до автомобиля в рассметриваемом примере имеет значение:
Однако необходимо знать, что существует метод оценки дальности до объекта и с помощью подручных средств, например обычной линейки. Он основан на том, что угловой размер 1 мм на удалении 50 см от глаз составляет около 2 тысячных. Таким образом, если определить величину видимого размера объекта на удалении 0,5 м от глаз, то примерное расстояние будет иметь значение:
где d [мм] — видимый размер объекта на удалении 0,5 м . Для случая, изображенного на рис. 1.4.4, б, линейный видимый размер фигуры имеет значение d » 10 мм , а реальный размер — L » 0,5 м . Следовательно, дальность до объекта:
Вместо линейки может быть использован любой другой небольшой предмет геометрические размеры которого известны: спичечная коробка, карандаш, пластиковая карта, бумажная купюра и т. п.
Основной недостаток оптической системы Кеплера — переворачивание изображения, из-за чего наблюдатель видит все вверх ногами. Для устранения недостатка в систему вводят компоненты, обеспечивающие восстановление нормального положения изображения. В качестве таких элементов используют либо дополнительные линзы (рис. 1.4.5, а), например в подзорных трубах или телескопах, либо призмы (рис. 1.4.5, б), например в биноклях (рис. 1.4.6) или артиллерийских панорамах.
Для ведения скрытного наблюдения необходимо тщательно выбирать позицию с учетом местных условий и окружающего ландшафта. Для этих целей идеально подходят густая листва деревьев, различные строения, места складирования крупногабаритных предметов. Однако в ряде случаев оказывается затруднительно выбрать удобное место, и наблюдение приходится вести из-за угла, через препятствие и т. п. В этом случае хорошую услугу могут оказать упомянутые выше артиллерийские панорамы или другие оптические системы перископического типа, имеющие достаточно малые геометрические размеры входного объектива и изменяющие направление распространения оптических лучей.
Простейший перископ может быть изготовлен своими силами с использованием всего двух параллельно расположенных зеркал (рис. 1.4.7). Каркас для него также несложно сделать, применяя плотный картон, древесно-волокнистую плиту (ДВП), пластик.
Ведя скрытое наблюдение за объектом с помощью оптико-механического прибора, необходимо помнить о таком коварном демаскирующем
Рис. 1.4.5. Восстановление нормального изображения в приборах с оптической системой Кеплера:
а — зрительные трубы и телескопы; б — бинокли и артиллерийские панорамы
факторе, как солнечные блики на стекле вашей оптической системы, которые могут быть видны на расстоянии, достигающем нескольких километров. Чтобы не быть обнаруженным, необходимо выбирать позицию. Для наблюдения таким образом, чтобы прямые солнечные лучи не попадали на оптические стекла. Также надо знать, что существуют профессиональные оптические приборы, например военного назначения, с так называемой просветленной оптикой. Их отличительной особенностью является то, что на поверхность стекла входного объектива нанесена специальная пленка, толщина которой подобрана таким образом, чтобы лучи света, отраженные пленкой и стеклом, взаимно компенсировались,
Рис. 1.4.6. Оптико-механические приборы для наблюдения за объектами с больших расстояний:
а — полевой бинокль с 20-кратным увеличением; б — бинокль фирмы Pentax с 10-кратным увеличением; в — 8-кратный монокуляр фирмы Pentax с блендой; г — 8-кратные мини-монокуляры для скрытного наблюдения; д — 6-кратный бинокль фирмы Olympus
Рис. 1.4.7. Перископическая система для скрытного наблюдения
исключая появление бликов. Приборы с просветленной оптикой имеют
характерный темный цвет входных линз объектива.
Хорошей защитой от бликов может служить и бленда — специальный козырек в виде раструба, надеваемого на объектив оптического прибора. Она, во-первых, предотвращает попадание прямых солнечных лучей на вход объектива, а, во-вторых, существенно ослабляет переотражение лучей за счет специальной формы внутренней поверхности (рис. 1.4.6, в; 1.4.8).
В качестве примера современного оптико-механического прибора можно привести компактный бинокль британской фирмы ВСВ International .
ВСВ Compact 8х21 — оптический прибор для наблюдений, выполненный в ударопрочном и пыленепроницаемом корпусе с резиновым покрытием. При габаритных размерах 9,5х7х4 см его масса не превышает ;• 200 г . Линзы диаметром 21 мм имеют мгновенный угол поля зрения 7° и 8-кратное увеличение, что дает возможность наблюдать за участком местности шириной 130 м на дальности до 1000 м . Фокусировка и оптическая сила линз регулируются в зависимости от индивидуальных особенностей наблюдателя.
Источник
Технические средства и системы оперативного наблюдения
Оптико-механические приборы
Главным достоинством таких приборов является увеличение масштаба изображения контролируемого объекта (кратность), благодаря чему они позволяют в процессе наблюдения эффективно задействовать в качестве основного фактора маскировки их удаленность от объекта наблюдения.
В частности, с помощью биноклей, зрительных труб, телескопов оперативное наблюдение за разрабатываемыми может осуществляться на расстоянии нескольких десятков и тысяч метров.
Относительно новыми из этой группы технических средств являются приборы с гироскопической стабилизацией, обеспечивающие “удержание” цели за счет неизменной ориентации в пространстве собственной оптической системы.
Бинокль со стабилизацией изображения “Кондор” предназначен для визуального наблюдения с рук и опознавания удаленных объектов на местности, в неподвижных и подвижных транспортных средствах. Преимуществом прибора является двукратное увеличение четкости изображения наблюдаемых удаленных объектов за счет устранения “эффекта дрожания рук” в сравнении с обычным 12-кратным биноклем. Питание как от автономного источника 9 В, так и от бортовой сети 12 — 27 В.
Устройства, выполненные по перископической системе, позволяют полностью замаскировать наблюдателя в укрытии.
К их числу можно отнести малогабаритную перископическую насадку “Штатив”, которая предназначена для визуального наблюдения, а также фото- и видео регистрации различных объектов из-за укрытия в дневное и ночное время. Основные характеристики: перископичность — 550 мм, угол поля зрения — 15 град., увеличение — 2,6 крат.
Приборы видения в темноте
Используются при организации наблюдения в темных помещениях или на местности в ночное время и в условиях недостаточной освещенности. В условиях практически полного отсутствия освещения они позволяют с высокой эффективностью решать задачи по борьбе с вооруженными преступниками, сбору оперативной информации, охране месторасположения оперативных подразделений, активному проведению операций, наблюдению и др.
В приборах ночного видения (ПНВ) применяется усилитель яркости изображения, в котором используется микроканальная пластина, выполняющая функцию ограничителя тока и уменьшающая расплывание изображения. Эта же пластина осуществляет функцию умножения электронов. После микроканальной пластины, расположенной между фотокатодом и фосфорным экраном, электроны попадают в выходное окно, состоящее из множества оптических волокон, а затем в окуляр. В настоящее время в усилителях изображения применяются фотокатоды из арсенида галлия, которые обеспечивают значительно более высокие характеристики и контрастность получаемого изображения.
По способу получения изображения наблюдаемого объекта ПНВ можно разделить на три типа.
В первом типе приборов объект наблюдения «подсвечивается» с помощью искусственного источника ИК-излучения. Отраженное от объекта излучение принимается оптической системой прибора и с помощью электронно-оптического устройства усиливается и преобразуется в видимое изображение. В качестве источника подсветки используется мощная лампа накаливания с ИК-светофильтром.
Примером первого типа ПВТ является изделие С-270 — портативный наблюдательный прибор видения в темноте, разработанный специально для ОВД. С помощью этого прибора можно вести наблюдение в полной темноте за движущими и неподвижными объектами на расстоянии до 120 м. На этом же расстоянии можно различить силуэт человека и определить тип транспортного средства. Увидеть особенности движения человека и находящиеся в его руках крупные предметы можно на расстоянии до 80 м. С расстояния 50 м и ближе определяются признаки внешности (телосложение, рост, походка и т.д.). Опознать человека по лицу и прочитать государственный номерной знак транспортного средства можно на расстоянии 30-35 м.
Прибор состоит из электронно-оптического устройства, инфракрасного осветителя, источника питания. При использовании прибора в ходе осуществления засад для задержания преступников можно быстро переключить осветитель на излучение сильного видимого света, что позволяет временно ослепить человека и оказать на него сильное психологическое воздействие.
ПВТ второго типа используются, когда применение ИК-осветителя нежелательно. Такие приборы позволяют вести наблюдение за объектами и местностью при естественном освещении (за счет света луны, звезд и т.д.). Характерным представителем данного типа ПВТ являются приборы семейства «Ворон».
Дальность видения с помощью прибора зависит от величины естественного освещения, прозрачности воздуха и контраста между фоном и объектом наблюдения. Этот прибор обеспечивает видимость фигуры человека в полный рост на расстоянии до 300-400 м. При этом модификации приборов типа «Ворон» позволяют осуществить наблюдение с использованием телевизионной камеры и монитора, а также регистрировать изображение с помощью фотокамеры или видеоаппаратуры. Когда уровень освещенности очень низок, дополнительно с данным прибором может использоваться лазерный инфракрасный осветитель, который при импульсном режиме работы срабатывает синхронно со срабатыванием затвора фотокамеры, повышая степень скрытности наблюдения.
Принцип действия ПВТ, отнесенных к третьему типу, основывается на восприятии собственно электромагнитного теплового излучения объектов живой и неживой природы. Так называемые тепловизоры предназначены для обнаружения подвижных целей на большом расстоянии. Они позволяют четко наблюдать самые затемненные объекты и совершенно не подвержены воздействию ярких источников света, даже если они направлены прямо в объектив. С помощью таких приборов можно вести наблюдение при тумане и задымлении. Для работы тепловизор может оснащаться телескопическими объективами, что обеспечивает максимальное общее увеличение от 12 до 75 крат.
Тепловизор позволяет обнаруживать на большом удалении самые разнообразные цели, в частности людей, транспортные средства и летательные аппараты в условиях плохой видимости или в полной темноте. Камера обеспечивает высококачественное изображение целей, скрытых дымом, пылевым облаком или дымкой и, будучи полностью пассивной, не может быть демаскирована при работе. Одной из характерных особенностей прибора является возможность многоцелевого использования. Тепловая картинка воспроизводится на встроенном видеомониторе для прямого видения или может воспроизводиться на отдельном мониторе при дистанционном использовании, что позволяет применять его личным составом для наблюдения на местности, с транспортных средств или в системах оружия с целью расширения их возможностей в ночное время.
Тепловизор обладает особенностями, позволяющими использовать его при минимальном тыловом обеспечении (элементом питания, хладагентом). В приборе используется уникальный охладитель, работающий по замкнутому циклу, энергоемкость прибора, включая охладитель, не превышает 10 Вт. Сейчас ведутся работы по миниатюризации тепловизоров до размеров, позволяющих при работе удерживать эти приборы в руке.
Одним из перспективных образцов для использования в органах внутренних дел является тепловизор “Thermovision 510”, предлагаемый фирмой AGEMA (Швеция). Он представляет собой компактную камеру, обладающую разрешением и функциями гораздо более дорогостоящих аппаратов. Охлаждение детектора термоэлектрическое, что позволяет мгновенно и практически бесшумно приводить камеру в рабочее состояние. Настройка наилучшего изображения производится автоматически, либо вручную. Тепловизионная камера обладает массой преимуществ, важнейшими из которых являются ее нечувствительность к свету, она ничего не излучает и, таким образом, себя не обнаруживает. При этом различается перепад температур в 0,1 градуса. Камера весит не более 1,6 кг при встроенной батарее. Возможно дистанционное управление работой камеры.
ПВТ третьего типа весьма эффективно применять в ночное время при проведении засад, операций по обезвреживанию террористов, розыску скрывающихся преступников и т.д. При работе с вертолета тепловизоры обеспечивают обнаружение кострищ спустя сутки после разведения костров, позволяют определить число пассажиров транспортного средства «сквозь» его крышу, выявить на местности человека на расстоянии 3-5 км и т.д.
Обеспечивают скрытый осмотр замкнутых, закрытых для непосредственного обзора полостей, помещений. Принцип действия основан на использовании оптических свойств специальных объективов и световодов. Конструктивно состоят из миниатюрных объективов, окуляров и соединяющих их световодов из стекловолокна или системы зеркал и призм. С помощью эндоскопов может быть выполнен осмотр помещений без их вскрытия, скрытых полостей транспортных средств. Современные специальные эндоскопы имеют длину рабочего тела от 40 до 400 см и диаметр от 0,8 до 18 мм и обеспечивают возможность дистанционного управления ориентацией объектива и подсветки объекта наблюдения.
Примером таких приборов может служить семейство приборов визуального контроля и регистрации типа «Вулкан». В них предусмотрена возможность подключения ПВТ типа «Ворон», имеются дополнительные адаптеры для подключения фотоаппарата и телевизионной камеры. В зависимости от вида исполнения волоконно-оптического жгута (гибкий, жесткий) и его длины (от 40 до 270 см) различают несколько модификаций таких приборов.
Телевизионные системы
В настоящее время телевизионные системы являются тактически наиболее мощными средствами оперативного наблюдения. В большинстве ситуаций они могут заменить любые из рассмотренных выше, в ряде случаев стать единственно возможным инструментом «визуального» проникновения, а в сочетании с видеозаписывающей аппаратурой обеспечить процесс фиксации оперативной информации. Характерной чертой телевизионной системы наблюдения является территориальная разнесенность телекамеры, воспринимающей визуальную информацию, и монитора, с помощью которого осуществляется непосредственное наблюдение. Это позволяет скрытно установить вблизи объекта наблюдения одну или несколько телевизионных камер, а наблюдателю расположиться на достаточном расстоянии в укрытии. При использовании проводных или оптических каналов связи это расстояние составляет несколько десятков метров, радиоканалов — сотни метров.
Еще одной особенностью большинства телевизионных систем наблюдения является реализация аудиоконтроля одновременно с визуальным.
В зависимости от целей и условий оперативного наблюдения конкретная телевизионная система может быть образована с применением:
— стационарных или мобильных телекамер, в том числе сверхминиатюрных;
— дистанционно управляемых телевизионных камер с поворотными платформами;
— телевизионных камер, обладающих высокой чувствительностью (в условиях плохой видимости);
— сверхминиатюрных телевизионных камер или камер с радиоканалом, установленных в промышленно изготовленных прикрытиях;
— игольчатых, широкоугольных, длиннофокусных объективов телевизионных камер.
Телевизионные системы оперативного наблюдения с радиоканалом обеспечивают более широкие тактические возможности. Прежде всего это объясняется отсутствием жестких ограничений на монтаж телекамер с передатчиками, в особенности имеющих встроенное питание, и относительной свободой в подборе укрытия в зоне уверенного приема видеосигнала.
Вместе с тем, наиболее уязвимой чертой подобных систем является возможность их обнаружения по электромагнитному излучению передатчика.
Большое разнообразие технических средств оперативного наблюдения позволяет выбрать необходимое устройство в соответствии с конкретными целями и условиями проведения скрытого наблюдения.
Источник
