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短信发射机作弊 案例分析与查处对策

日期:2009年7月15日

近年来,无线电技术快速发展,给人们的社会生活带来了极大的便利。然而,却有不法分子将无线电设备应用于考试作弊,严重影响了考试的公平公正。斩断无线电作弊者的黑手已成为无线电管理部门义不容辞的责任。本文通过对江西省首例查获的短信发射机作弊案例的剖析,对当前新型无线电作弊设备和技术的分析,探讨反无线电作弊的方法和手段。

1 短信发射机作弊案例分析

1)查获的新式无线电作弊设备

200911011日,全国硕士研究生统一考试正常进行。景德镇市无线电监测站无线电应急小组充分发挥技术优势,开展无线电监考,一举查获了3起无线电作弊案,共查获考试作弊用的短信发射机1台、手表式短信接收机1块、车载台2部、对讲机3部、笔记本电脑1台、磁共振耳机3颗、音频信号发射器2个,以及电源、数据线等大量的辅助设备(见图1)。

2)短信发射机作弊原理

通过对查获设备的清理和分析,我们颇为震惊,随着无线电监考力度的加大,狡猾的作弊者已迅速更新“技术”和“装备”,在景德镇市首次使用了数字信号发射和接受工具进行作弊。

场外作弊人员使用微型短信发射机发送答案,考生通过戴在手腕上的“手表”进行接收(见图2)。这块特殊的“手表”,表面上能正常显示时间,当按动某开关后,可清楚地显示答案。它甚至在“危机”时刻可一键锁死,如10分钟内未进行信息浏览,自动销毁内容,致使查无对证。

为提高传输效率,这套新的作弊系统通过计算机连接控制,“安全隐蔽性”更好、“效率”更高,可以在任意时间查看答案。

对这类无线电作弊的查处难度很大,因为作弊无线电信号在频谱监测设备中仅表现为噪声,很容易误判断为偶发的工业设备或车辆的电磁辐射,即使发觉信号可疑,因为转瞬即逝,也很难进行测向定位。据了解,在全国各类无线电监考中,很少现场抓获利用短信发射机作弊者,景德镇市无线电监测站此次成功查处案例在江西省尚属首例。

3)查获短信发射机的过程

在本案例的查获过程中,作弊者前后仅仅发射了三次,发射持续时间1020秒不等,间隔时间却长达数分钟。我们按照反作弊预案,在停发间隔时让人员、车辆进行机动布局;在信号发射时则迅速测量和定位,最终成功查获了作弊者。

该作弊信号第一次出现,即被我们捕捉到。当时,车载监测设备设为400MHz600MHz频段宽频扫描状态。临近考试结束前半个小时的时候,监测人员发现突然在433.3MHz频点跳出一不明信号,带宽约为30kHz,电平为46dBμV,为不可解调话音信号(见图3)。

在发射持续的10多秒钟时间内,监测小组于第一时间测向判断信号源方向为考点大门西侧,并迅速向西搜索信号来源。当信号突然中断,无法示向时,我们根据信号未明显增强,尚未接近目标作出兵分两路的部署:第一队人员携带EB200下车守候,第二队监测车则继续向西机动到距考点500多米远的十字路口,等待信号的再次出现。

作弊信号第二次出现是在十几分钟之后,我们早已布局到位,张网以待了。两队同时测向,交叉定位,发现信号源位于两队之间。于是,两队相向而行,当搜索逼近至路边“欧亚”宾馆时,信号再次消失,信号持续时间仅20多秒。根据当时周边环境和建筑物判断,我们断定发射源在该宾馆内(见图4)。

作弊信号第三次出现时,在宾馆门口监视的监测车显示信号达到92dBμV左右,且示向度很稳定地指向该宾馆。所幸该宾馆较小,仅在二楼有数间客房。第一队人员携EB200测向仪迅速在各房门前搜索。通过信号对比,207房间门口信号为最强,接近100dBμV。随行特警亮证搜查房间,果然在床底下搜出无线电发射机等作弊工具。

2 作弊短信发射、接收机原理

为了深入了解这类设备的工作原理,研究作弊信号的特征,我们对设备进行了拆解和分析。

整套无线电作弊系统由三部分组成:笔记本电脑、发射机和手表式接收机。

2.1 发射机

发射机(见图5)前面板有三个指示灯,分别是绿、黄、红发光二极管,用于显示机器工作状态。接通电源则绿灯闪烁,接通电脑后黄色指示灯长亮,进入发射状态时红灯点亮。在发射机后部为USB接口和12伏电源供电连线。拆开机壳可见一大一小两块绿色电路版,分上下两层,上层为一小块独立的编码发射电路版,下层为电源及功放部分,上下两层通过插脚连接,做工精良,用料考究。

用热风枪拆开编码与发射电路板的屏蔽铁壳盖,整个电路结构一览无余(见图6、图7)。该发射机由数据编码模块、调制模块、发射模块和电源部分构成(见图8)。其中数字编码功能由c8051f320单片机完成,调制发射由IA4221集成芯片担任,功放模块是三菱公司的RA55H4047M芯片。查阅IA4221资料即可得知,该短信发射机采用移频键控(FSK)调制方式,它是载波频率随数字信号变化的一种调制方式,具有抗噪声与抗衰减性能较好等特点。根据实物绘得工作框图(见图9)、电路图(见图10)。

编码模块(单片机c8051f320)。实现码型变换,将文本数据转换成数字传输码格式。该单片机自带USB接口,电脑传来的文本信息通过USB连接线进入单片机后进行编码,并从19脚输出到调制模块。

调制模块(FSK收发器IA4221)。编码数据从IA42211脚输入后,在10MHz有源晶振芯片共同参与下完成FSK调制,并从1213脚输出到功放模块。

发射模块(功放管RA55H4047M)。输出射频功率50W,覆盖范围约2公里。由于FSK调制属于非线性变换,其频谱带宽不仅受信号带宽影响,更多地还取决于调制系数,必要时单纯地提高调制系数就可以提高信噪比。此外,这种非线性变换在解调时可以通过限幅的方式把叠加在调制信号上的噪声滤除掉。因此它具有更高的抗干扰能力,在同样发射功率下可以传输得更远。

电源模块。本案例中的发射机需外接12V直流稳压电源。12V直流进入发射机后分别由78M08稳压管降压后为调制发射模块提供8V电压,再由7530稳压管降压后为单片机提供3V电压,12V电压则直接为功放模块供电。

发射天线。为普通400MHz吸盘式车载天线。

2.2 手表式接收机

1)编码方式。手表式短信接收机(见图11)采用无线寻呼系统中的POCSAG码接收机原理。POCSAG码在寻呼通信中具有编码效率高、纠错能力强、地址容量大等优点。该码的码字类型为BCH3121)加1bit偶校验码,汉明距r=6,码字结构为576bit,前置码后接若干字群,每一字群总长度为544bit,由32bit同步码开头,后接8帧信息。该码的单位码字可检出11bit突发错误或5bit随机错误,也可纠正5bit突发错误或2bit随机错误。这块“表”采用1200bits速率传输。

2)技术参数如表1所示。

1 短信手表主要技术指标参数

2.3 发射软件

1)设置连接。在软件界面上可设置发射信道、分组编号、口令等。通过“学习”模式,完成发射机与接收机匹配。

2)输入发送内容。在软件文本输入框可写入要发送的内容。发送内容可以是字符、数字和字母等。

3)发射。作弊内容输入完成后,点击“发送”按钮即可瞬间发送。完成后显示“已发送成功”。

通过以上拆解和分析,我们发现,该套系统设计巧妙,制作精良,应用了最新的集成芯片,实现了工厂化批量生产。如果这类设备大量流入社会,用于不法用途,不仅会严重扰乱公平、公正的的考试秩序,同时会严重影响空中电波秩序。

3 防范利用新型无线电设备

作弊的对策

一是要从源头上治理,阻止作弊工具泛滥。这类设备多从网上销售,通过隐蔽渠道流通。因此,政府相关部门应联合有关职能部门,加强对无线电设备生产厂家、网络购物的管理,从重从严打击非法设备的生产和销售活动。

二是应建立由教育、公安和无线电管理部门等多方参与的监考领导小组,统一组织、调度、协调监考的宣传教育、技术侦测以及作弊人员查处等环节。考前,加大无线电监考的宣传力度,广泛宣传无线电监考的强大作用,形成威慑,打消考生利用无线电作弊的侥幸心里。考试期间,各部门要密切配合,考场内外的侦测、查处等都要联合行动,严格按程序执法。考试结束后,要妥善处理作弊人员,达到惩前毖后的教育目的,把监考工作延伸到考场外。

三是监测人员要加强学习,不断跟踪新技术的发展,及时了解最新的无线电作弊手段,开展经常性的监测演练,熟练掌握各种监测设备的操作使用,熟悉各类信号的特征,提高对作弊信号的快速反应能力。

四是针对作弊频率不断变化、作弊设备不断更新、作弊手段更加狡猾的趋势,建议配备全频段干扰机(140MHz1000MHz频段)。对一时无法查找的作弊信号采取强信号压制的办法,使作弊不因未被现场查获而得逞。

此外,无线电监考人员一定要充分做好考前准备工作,制订科学的反无线电作弊预案。要熟悉考场周边的地理情况,尤其要注意地势特征、房屋密集程度以及周围宾馆、酒店、茶楼的分布。作弊者往往躲藏在房屋密集处和宾馆等场所作案;要摸清电磁环境状况,对已知和不明信号都要了然于胸,以便能在第一时间识别作弊信号,快速出击。

“魔高一尺,道高一丈”。只要无线电监测人员擦亮眼睛,一定能发现蛛丝马迹,使作弊者无论使用何种先进的作弊设备都无处遁形。

(转自:中国无线电)

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