ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2019, № 4 · ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Исследование помехоустойчивости вычислительной техники при электромагнитных воздействиях через металлоконструкцию здания на основе физического моделирования

М.Г. Нуриев1,2, Р.М. Гизатуллин1,2, А.А. Мухаммадиев1,2

1 Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева - КАИ, Казань, Россия
2 Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev-KAI, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.4.8 УДК 621.391.82; 004.3; 530.17 EDN ZLKXIE

Аннотация

Проблема помехоустойчивости вычислительной техники включает также задачу искажения или потери информации при воздействии преднамеренных электромагнитных помех. Одним из основных путей преднамеренного электромагнитного воздействия являются элементы металлоконструкций зданий (металлические трубопроводы горячей и холодной воды, отопления, арматура и др.), внутри которых эксплуатируется вычислительная техника. Наиболее эффективным решением задачи помехоустойчивости является принятие необходимых мер на ранних этапах разработки вычислительной техники на основе результатов прогнозирования электромагнитных помех. Задача прогнозирования электромагнитных помех существенно усложняется, если при формировании электромагнитной обстановки вокруг вычислительной техники участвуют макрообъекты, например металлоконструкции здания. В работе рассматривается задача анализа электромагнитной обстановки и электромагнитных помех в линии связи вычислительной техники при преднамеренном воздействии генератора тока через проводящие элементы системы отопления здания. Разработаны модели и методика физического моделирования электромагнитных помех в линии связи вычислительной техники на основе метода физического моделирования. Предложены методы для прогнозирования помехоустойчивости вычислительной техники при воздействии физически моделируемых электромагнитных помех.

  • помехоустойчивость
  • защита информации
  • преднамеренная электромагнитная помеха
  • вычислительная техника
  • металлоконструкция
  • физическое моделирование
  • методика
  • noise immunity
  • information protection
  • deliberate electromagnetic interference
  • computing
  • metal structures
  • physical modeling
  • technique
Abstract (in English)

Research of noise immunity of computing equipment under electromagnetic impacts through the metal structure of the building on the basis of physical modeling

The problem of noise immunity of computing equipment also includes the problem of distortion or loss of information when exposed to intentional electromagnetic interference. One of the main ways of deliberate electromagnetic exposure is the elements of metal structures of buildings (metal pipes of hot and cold water, heating, valves, etc.) within which computing equipment is operated. The most effective solution to the problem of noise immunity is to take the necessary measures in the early stages of the development of computing equipment based on the results of electromagnetic interference prediction. The task of predicting electromagnetic interference becomes much more complicated if macro-objects, for example, metal structures of a building are involved in the formation of an electromagnetic environment around computing equipment. The task of analyzing the electromagnetic environment and electromagnetic interference in the communication line of computing equipment under the deliberate influence of a current generator through the conductive elements of a building's heating system is considered in the work. The models and technique of physical modeling of electromagnetic interference in the communication line of computing equipment based on the method of physical modeling have been developed. Methods for predicting the noise immunity of computing equipment when exposed to physically simulated electromagnetic interference are proposed.

Для цитирования

Нуриев М.Г., Гизатуллин Р.М., Мухаммадиев А.А. Исследование помехоустойчивости вычислительной техники при электромагнитных воздействиях через металлоконструкцию здания на основе физического моделирования // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – № 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.4.8

Литература

  1. Ивко А. Опыт проведения испытаний на ЭМС технических средств военного назначения // Современная электроника. 2014. №8. С. 26-28.
  2. Henry O.W. Electromagnetic Compatibility Engineering. New Jersey: John Wiley & Sons, 2009. 872 с.
  3. Рябов Ю.Г. Общие положения по сохранению живучести и обеспечению защиты РЭС от воздействия электромагнитного оружия и электромагнитного терроризма / Специальная техника. 2002. №3. С. 23-34.
  4. Рябов Ю.Г., Лопаткин С.М. Основные принципы контроля электромагнитной стойкости радиоэлектронных средств // Радиопромышленность. 1995. №2. C. 27-33.
  5. Кравченко В.И., Болотов Е.А., Летунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. М.: Радио и связь, 1987. 256 с.
  6. ГОСТ Р 51317.1.5-2009 Совместимость технических средств электромагнитная. Воздействия электромагнитные большой мощности на системы гражданского назначения. М.: Стандартинформ, 2009. 40 с.
  7. ГОСТ Р 56115-2014. Защита информации. Автоматизированные системы в защищенном исполнении. Средства защиты от преднамеренных силовых электромагнитных воздействий. М.: Стандартинформ, 2015. 46 с.
  8. ГОСТ Р 52863-2007 Защита информации. Автоматизированные системы в защищенном исполнении. Испытания на устойчивость к преднамеренным силовым электромагнитным воздействиям. Общие положения. М.: Стандартинформ, 2008. 34 с.
  9. Гизатуллин З.М. Анализ магнитных полей внутри здания при воздействии разряда молнии на внешнюю систему молниезащиты здания // Технологии электромагнитной совместимости. 2010. №3. С. 30-36.
  10. Гизатуллин З.М. Анализ электромагнитной обстановки внутри зданий при воздействии разряда молнии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2008. №1-2. С. 38-47.
  11. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М. Моделирование электромагнитной обстановки на основе теории масштабного эксперимента для задач электромагнитной совместимости и защиты информации // Информационные технологии. 2013. №4. С. 19-22.
  12. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Нуриев М.Г. Математические модели для физического моделирования задач электромагнитной совместимости // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2015. №1-2. С. 115-122.
  13. Гизатуллин З.М, Нуриев М.Г., Гизатуллин Р.М. Физическое моделирование электромагнитных помех при электромагнитном воздействии на макрообъекты // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2015. №6. Режим доступа http://jre.cplire.ru/jre/jun15/1/text.pdf.
  14. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Нуриев М.Г. Методика физического моделирования воздействия разряда молнии на летательные аппараты // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2016. №2. С. 3-6.
  15. Нуриев М.Г., Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М. Физическое моделирование электромагнитных помех в беспилотном летательном аппарате при воздействии высоковольтной линии электропередачи // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2017. №2. С. 119-125.
  16. Нуриев М.Г., Гизатуллин З.М. Физическое моделирование преднамеренного электромагнитного воздействия на вычислительную технику через металлоконструкции здания // Информация и безопасность. 2017. №3. С. 456-459.
  17. Кечиев Л.Н., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. М.: Издательский дом «Технологии», 2005. 352 с.
  18. Гизатуллин З.М. Электромагнитная совместимость электронно-вычислительных средств при воздействии электростатического разряда // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009.- №1-2. С. 104-112.
  19. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М. Экспериментальные исследования помехоустойчивости персонального компьютера при импульсном разряде статического электричества // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2011. №3. С. 78-83.
  20. Паспорт. №ПС 0309467. Испытательный генератор микросекундных импульсных помех ИГМ 4.1. Техническое описание: руководство по эксплуатации. Петрозаводск: НПО Прорыв, 2009. 12 с.
  21. Пирогов Ю.А., Солодов А.В. Повреждения интегральных микросхем в полях радиоизлучения // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2013. №6. Режим доступа http://jre.cplire.ru/jre/jun13/15/text.pdf
  22. Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры. М.: ООО «Группа ИДТ», 2007. 616 с.
  23. Здухов Л.Н., Исаев А.П., Парфёнов Ю.В., Титов Б.А. Методика оценки вероятности сбоев цифровых устройств при воздействии сверхкоротких электромагнитных импульсов // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2011. №5. Режим доступа http://jre.cplire.ru/jre/may11/1/text.pdf.
  24. Здухов Л.Н., Парфёнов Ю.В., Тарасов О.А., Чепелев В.М. Три возможных механизма возникновения отказов электронных устройств в результате электромагнитного воздействия // Технологии электромагнитной совместимости. 2018. №2. С. 22-34.
  25. Гизатуллин З.М. Повышение эффективности экранирования металлических корпусов электронных средств // Технологии электромагнитной совместимости. 2010. № 3. С. 37-43.
  26. Гизатуллин З.М. Снижение электромагнитных помех в межсоединениях многослойных печатных плат // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2012. №2. С. 199-205.
  27. Белоусов А.О., Газизов Т.Р., Заболоцкий А.М. Многопроводная микрополосковая линия как модальный фильтр для защиты от сверхкоротких импульсов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2015. №3. С. 124-128.
  28. Газизов А.Т., Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р. Разложение сверхкороткого импульса в структурах с лицевой связью // Известия высших учебных заведений. Физика. 2017. №3. С. 70-75.
  29. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Зиатдинов И.Н. Анализ функционирования вычислительной техники при воздействии электромагнитных помех по сети электропитания // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2015. №7-8. С. 98-105.
  30. Гизатуллин З.М. Сквозное прогнозирование помехоустойчивости электронно-вычислительных средств внутри зданий при внешних электромагнитных воздействиях // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2011. №2. С. 123-128.
  31. Гизатуллин З.М. Технология прогнозирования и повышения электромагнитной совместимости цифровых электронных средств при внешних высокочастотных импульсных электромагнитных воздействиях // Технологии электромагнитной совместимости. 2010. №3. С. 22-29.
  32. Гизатуллин З.М., Нуриев М.Г., Шкиндеров М.С., Назметдинов Ф.Р. Простая методика исследования электромагнитного излучения от электронных средств // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2016. №9. Режим доступа http://jre.cplire.ru/jre/sep16/8/text.pdf.
  33. Шлеймович М.П., Кирпичников А.П., Ляшева С.А., Медведев М.В. Выделение границ на изображениях на основе модели энергетических признаков вейвлет-преобразования // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20. №21.- С. 103-107.
  34. Ляшева С.А., Медведев М.В., Шлеймович М.П. Вейвлет-сжатие изображений в системах управления беспилотных летательных аппаратов // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2013. №4.- С. 218-222.
  35. Гут Р.В., Кирпичников А.П., Ляшева С.А., Шлеймович М.П. Методы ранговой фильтрации в системах видеонаблюдения // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20. №17. С. 71-73.