Моделирование процессов управления речевой разборчивостью в многоканальных системах конфиденциальной голосовой связи

• Автор: Мишуков, Андрей Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.18, 05.13.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 152 с. : ил.

1.1 Особенности современных систем защищенной голосовой связи

1.1.1. Виды современной голосовой связи, особенности и тенденции ее развития

1.1.2. Речевые технологии в системах информационного обмена и безопасности

1.1.3. Задачи безопасности речевой связи, решаемые посредством компьютерных технологий
1.2 Технологии защиты речевых сообщений от прослушивания в общедоступных каналах и сетях связи
1.2.1. Общая классификация методов и средств защиты речевых сообщений от несанкционированного перехвата

1.2.2. Аналоговое скремблированиеречевой информации

1.2.3. Цифровые методы защиты речевых сообщений

1.2.4. Маскираторы речи

1.3. Речевая информация способы оценивания и угрозы

1.3.1. Полиинформативность речевой информации и способы оценивания качества речевого сигнала
1.3.2. Модель нарушителя и угрозы речевой информации
1.3.3. Разборчивость как основной показатель защищенности речевой информации от утечки по техническим каналам
1.4. Подходы к управлению речевой разборчивости в многоканальных системах защиты конфиденциальных переговоров в каналах связи
1.4.1. Анализ существующих и поиск новых подходов к созданию многоканальных систем речевой защиты
1.4.2. Требования к перспективным маскираторам речи
1.5. Выводы по главе 1
Глава 2. Исследование методов и алгоритмов образного анализасинтеза акустических речевых сигналов
2.1. Исследование аналитических описаний речевого сигнала
2.1.1. Традиционные модели речевого сигнала на вокализованных участках 5
2.1.2. Уточненные описания речевых вокализмов
2.1.3. Акустический сигнал как суперпозиция узкополосных сигналов вейвлетов его составляющих
2.1.4. Графическое представление речевых сигналов в виде развертки узкополосных амплитудных спектрограмм
2.2. Алгоритмическая основа функционирования компьютерных систем защиты и обработки речевой информации
2.2.1. Интерпретации кратковременного анализасинтеза Фурье и выбор функции взвешивающего окна
2.2.2. Методы восстановления аудио сигналов с использованием полных амплитуднофазовых значений кратковременного спектра
2.2.3. Методы восстановления речевого сигнала по усеченным описаниям матриц динамических спектральных состояний
2.3. Методы синтеза речеподобных сигналов по изображениям узкополосных спектрограмм без учета фазы
2.4. Компьютерная система образного анализасинтеза речеподобных сигналов по изображениям спектрограмм
2.5. Выводы по главе 2
Глава 3. Методы управления разборчивостью на основе образного анализасинтеза речи
3.1. Управление разборчивостью через изменение и обработку фонетической функции
3.1.1. Исследование связи фонетической функции с огибающей спектра речи
3.1.2. Обработка фонетической функции с целью введения неразборчивости в маскируемый речевой сигнал
3.2. Управление речевой разборчивостью через внешнее маскирование речевой информации суммирование с помехой
3.2.1. Генерация мешающих акустических квазигармонических сигналов с заданными свойствами
3.2.2. Маскиратор с аддитивной помехой
3.3. Управление речевой разборчивостью через рассечение разнесение речевой информации
3.3.1. Сепарация речевого сигнала на речеподобные составляющие во временной области
3.3.2. Сепарация речевого сигнала на речеподобные составляющие в частотновременной области
3.4. Выводы по главе 3
Глава 4. Экспериментальные исследования по управлению речевой разборчивости в системах голосовой связи
4.1. Описание состава программнотехнических средств используемых в экспериментальном стенде но управлению речевой разборчивостью
4.2. Описание экспериментального стенда и условий проведения эксперимента по управлению речевой разборчивостью
4.3. Результаты и выводы проведенного эксперимента по управлению речевой разборчивостью
4.4. Направления дальнейших исследований в задачах но
управлению речевой разборчивостью
Заключение
Литература


Такой отдельный речевой сигнал, будучи возможно перехваченным в одном из контролируемых каналов связи, уже не будет понятен нарушителю. У легального же пользователя на приемном конце все полученные по разным маршрутам элементарные сигналы снова сшиваются по определенным правилам в один, теперь уже разборчивый сигнал. Сформированы основные требования к перспективным видам маскираторов речи с возможностью адаптации систем конфиденциальной голосовой связи, построенных с их использованием. Для создания нового типа маскираторов требуется разработка функций управления речевой разборчивостью для регулирования и контроля потенциальной разборчивости в канале передачи речевой информации. Во второй главе проведены исследование методов и алгоритмов образного анализасинтеза акустических речевых сигналов. Исследования в области разработки быстродействующих и надежных систем речевой обработки и их приложений показали, что успешное решение многих задач зависит во многом от способов или математических моделей представления речевых сигналов. Подтверждения этому можно найти во многих работах. Для решения различных задач речевой обработки необходимо выделять и использовать различные характеристики речевого сигнала. Для выделения какихлибо характеристик речевого сигнала было разработано большое количество разнообразных математических моделей с целью приведения речевого сигнала к удобной форме для анализасинтеза. Каждая из них была предназначена для решения конкретной технической задачи. Наиболее распространенным методом представления речевого сигнала в частотной области является преобразование Фурье. Результаты многих исследований показали, что данные, необходимые для расчета параметров узкополосных сигналов, составляющих исследуемый звук, могут содержаться в динамических спектральных развертках аудиосигнала амплитуднофазовых, частотновременных кратковременных спектрах аудиосигнала, рассчитанных с заданным шагом наблюдения анализа по времени и по частоте. Эти развертки кратковременных комплексных спектров, идущие друг за другом но временной оси, будут составлять столбцы формируемых динамических изображений спектрограмм при построении и использовании графических образов звуков и речи. В этих приложениях вокализованный участок в частотновременной области удобно представлять в виде модуляции гармонической структуры обертонов формантной огибающей спектра или фонетической функцией Пирогова. Результатом исследований явилась экспериментально подтвержденная реализуемость предложенной модели речевого сигнала, выражаемого суммой ограниченного числа узкополосных сигналов на коротких временных интервалах. Речевой сигнал, проанализированный и синтезированный по представленным моделям и алгоритмам, звучит разборчиво и узнаваемо. В третьей главе экспериментально оценивается возможность построения технологий асинхронного маскирования речевого сигнала. Особое внимание уделяется модификации динамической огибающей речевого сигнала и связанной с ней фонетической функцией. Проведенные эксперименты по разделению графических образов речевого сигнала на гармоническую и формантную составляющие, с инверсией и сдвигом последней, показали возможность реализации нового класса асинхронных маскираторов речи, неразборчивость которых при возможном перехвате ЗЛ обусловлена соответствующими прямыми и обратными изменениями фонетической функции на передающем и приемном концах канатов связи. Процедуры управления разборчивостью речи в асинхронных маскираторах через изменение фонетической функции возможны к внедрению только на основе рассмотренных в Г лаве 2 технологий образного анализасинтеза речи. Распространенным видом маскирования речи является микширование исходного РС с помехой с целью передачи в канал связи уже нового неразборчивого на слух звукового сигнала, как правило, лежащего в той же полосе частот, что и исходный. Зная характер изменения и вид помехи, на приемном конце, защищенного канала речевой связи осуществляется нейтрализация ее влияния с дополнительной очисткой и усилением восстановленного речевого сигнала.