计算机视频泄漏信号监测平台研究

论文摘要

随着计算机、网络和电子信息技术的发展,信息化进程不断加速,电子设备为我们生活提供了便利,然而任何电子设备工作时都会产生电磁泄漏,影响信息安全。在国际上研究信息电磁辐射泄漏的技术被称为"TEMPEST"。TEMPEST技术的研究内容主要包括：信息处理设备的泄漏辐射机理、信息泄漏辐射的防护技术和有用信息的接收和重建技术等。本论文着眼于TEMPEST技术中有用信息的接收和重建技术,对计算机系统视频信息泄漏进行研究和分析。文章在电磁泄漏机理基础上,讨论了计算机系统中存在的电磁辐射源及其辐射原理,指出视频显示部件为计算机系统中主要电磁泄漏源头,其包含的视频信息容易被截获并恢复。在对计算机视频显示系统中不同辐射源的辐射原理和信号类型进行了剖析后,指出泄漏视频信号主要分为视频数据信号和行同步信号。通过对两者的信号特征分析和仿真实验,阐述了视频信号接收的原理。本文对视频泄漏信号接收系统中存在的一些技术难题进行了研究,并提出了解决方法：1、对于弱信号的提取问题,本文提出了基于相关性技术的行同步信息提取方法和基于一维小波变换技术的视频泄漏信号去噪方法；2、对于计算机电磁辐射泄漏图像重现过程中遇到的大噪声问题,本文提出了采用多帧平均去噪滤波器和基于小波技术的滤波器两种去噪方法。这些技术在系统中起到了举足轻重的作用,对视频信号窃取与恢复有重要意义,随着技术的不断更新,从模拟技术到数字技术,从传统仪器到虚拟仪器,不同的方法被应用到电磁泄漏测试中。本文研究的重点是基于PXI技术的视频泄漏信号监测平台软硬件架构的设计及实际应用。基于模块化硬件和软件自定义的架构,使该监测平台集实用性、灵活性和可扩展性为一体,为泄漏信号的监测工作提供了一个完整的实验平台。该平台中提供了有效的实验方法和技术,实现了泄漏视频信号的监测功能。经过实践和总结,本文对系统平台的传输速率和计算效率的问题提出了改进方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1. 概述
• 1.2. 研究的目的和意义
• 1.3. 国内外研究现状
• 1.3.1. TEMPEST与EMC的关系
• 1.3.2. 国外TEMPEST技术的发展
• 1.3.3. 国内TEMPEST技术的发展
• 1.4. 研究的主要内容和工作
• 第二章 电磁泄漏机理的研究与分析
• 2.1. 概述
• 2.2. 电磁泄漏原理
• 2.2.1. 电磁泄漏途径
• 2.2.1.1. 传导耦合
• 2.2.1.2. 辐射耦合
• 2.2.2. 数字脉冲信号的频谱分析
• 2.3. 计算机电磁泄漏源
• 2.3.1. 显示器造成的电磁泄漏
• 2.3.2. 主机造成的电磁泄漏
• 2.3.3. 通信线路造成的电磁泄漏
• 2.4. 小结
• 第三章 计算机视频显示系统信息电磁泄漏机理研究
• 3.1. 概述
• 3.2. 计算机显示系统电磁泄漏模型分析
• 3.2.1. 电子束电磁辐射模型
• 3.2.2. 偏转线圈电磁辐射模型
• 3.2.3. 视频信号的频谱分析
• 3.3. 计算机视频信号辐射泄漏的接收机理
• 3.4. 小结
• 第四章 视频泄漏信号监测系统研究
• 4.1. 概述
• 4.2. 典型监测系统结构
• 4.3. 辐射信号接收要求
• 4.4. 弱信号提取技术
• 4.4.1. 相关技术在同步信号恢复中的应用
• 4.4.1.1. 相关技术理论基础
• 4.4.1.2. 自相关仿真实验
• 4.4.1.3. 基于互相关技术的行同步信号提取方法
• 4.4.2. 小波技术在弱信号提取中的应用
• 4.4.2.1. 小波变换理论基础
• 4.4.2.2. 基于小波变换的弱信号提取原理
• 4.5. 视频信号图像去噪技术
• 4.5.1. 多帧平均去噪
• 4.5.2. 小波变换去噪
• 4.6. 小结
• 第五章 基于PXI的视频泄漏信号监测平台设计
• 5.1. 概述
• 5.2. 虚拟仪器和PXI技术
• 5.2.1. 虚拟仪器技术
• 5.2.2. PXI技术
• 5.2.2.1. PXI系统介绍
• 5.2.2.2. PXI射频模块
• 5.2.2.3. 实时操作系统
• 5.3. 监测平台设计
• 5.3.1. 系统架构
• 5.3.1.1. 硬件平台
• 5.3.1.2. 软件结构
• 5.3.2. 系统的改进
• 5.3.2.1. 嵌入式实时控制器
• 5.3.2.2. 存储数据离线化
• 5.4. 实验结果
• 5.4.1. 泄漏视频信号分析
• 5.4.1.1. 泄漏视频信号频谱分析
• 5.4.1.2. 泄漏视频信号时域分析
• 5.4.2. 视频信号提取实验
• 5.4.2.1. 互相关提取行同步信号实验
• 5.4.2.2. 小波变换滤波去噪实验
• 5.4.3. 视频图像去噪实验结果
• 5.4.3.1. 多帧平均去噪实验结果
• 5.4.3.2. 小波变换图像去噪实验结果
• 5.5. 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1. 全文总结
• 6.2. 展望
• 附录一 攻读学位期间发表的论文
• 附录二 攻读学位期间参与的科研项目
• 参考文献
• 致谢