Научный рецензируемый сетевой электронный журнал
Системы управления, связи и безопасности
Systems of Control, Communication and Security
ISSN 2410-9916

№1 2017

Номер сформирован 14 апреля 2017 г.
Данные в РИНЦ переданы 14 апреля 2017 г.

Системы управления
  • Шабанов А. П.
    Инновации в консолидируемых организационных системах: технологическая совместимость систем управления
    A. P. Shabanov
    Innovation in the Consolidation of Organizational Systems: The Technological Compatibility of Control Systems
  • Аннотация / Abstract
    • Актуальность. В сложных условиях современного этапа развития международных отношений руководство страны предпринимает меры для консолидации усилий государственных организационных систем – министерств, служб и агентств, предприятий оборонно-промышленного комплекса, научных организаций и образовательных учреждений. В экономической деятельности наблюдается значительный рост организационных систем, объединяемых по отраслевому и/или территориальному признакам – промышленных и аграрных предприятий, банков, организаций и учреждений. Ожидается, что в результате деятельности таких конгломераций повысится безопасность страны, а экономическое развитие приобретёт дополнительное ускорение. Проблема. Необходимым условием успешного функционирования консолидируемых организационных систем является информационное взаимодействие между системами управления их деятельностью. Объекты управления – аппаратные и программные средства, на базе которых построены системы управления и/или управляются этими системами, и которые являются тождественными по выполняемым операциям, как правило, отличаются адресацией и/или программными кодами. В силу последнего обстоятельства, существует проблема обеспечения технологической совместимости таких систем управления. Решение. Данная проблема может быть разрешена в соответствии с результатами исследований, проведённых в области критических информационных технологий в части обеспечения технологической совместимости систем управления организационных систем. Представлены инновационные технические решения, в основе которых лежит целеполагание на создание единой информационной среды для объектов систем управления консолидируемых организационных систем. Практическая значимость: применение на практике данных решений позволит обеспечить максимальную степень автоматизации процессов передачи информации в реальном масштабе времени между компонентами систем управления взаимодействующих организационных систем. Областью применения являются организационные системы, которые решают общие задачи путём консолидации своих усилий в конкретном временном интервале или на постоянной основе, в том числе – объединения ситуационных центров государственных органов и региональные кластеры субъектов малого и среднего бизнеса, научных организаций и образовательных учреждений, транснациональные корпорации.
    • Introduction. In the difficult conditions of the modern stage of development of international relations, the country's leadership is taking steps to consolidate the efforts of State organizational systems - ministries, services and agencies, of the enterprises, scientific organizations and educational institutions. ВIn economic activity there has been a significant increase in organizational systems that combine industry and/or territorial characteristics - industrial and agricultural enterprises, banks, organizations and institutions. It is expected that as a result of these conurbations increase the country's security and economic development will gain further momentum. Problem. A necessary condition for the functioning of the consolidation of the organizational systems is the information interaction between the systems for the management of their activities. At the same time, control objects - the hardware and software on the basis of which the constructed the control systems or managed by these systems and, at the same time, are identical operations performed, as a rule, different addressing and/or software commands. By virtue of the latter circumstance, there is the problem of technological compatibility of such control systems. Decision. This problem may be resolved in accordance with the results of studies conducted in the area of critical information technology in order to ensure technological compatibility of control systems of organizational systems. Innovative technical solutions, based on purpose to create a unified information control Wednesday of various systems are presents. Practical significance: the practical application of the presented research results here will provide a maximum degree of automation of the processes of information exchange in real-time between interacting control systems of organizational systems. Scope are the organizational system that shared tasks by consolidating their efforts within a specific time period or on a permanent basis, including combining situational centers for public bodies and regional clusters of small and medium-sized businesses, research organizations and educational institutions, transnational corporations.
  • Ключевые слова / Key words
    • организационные системы, системы управления, критические технологии, информационное взаимодействие, технологическая совместимость, принятие решения, передача информации
    • organizational systems, control systems, critical technologies, information interaction, technological compatibility, solution scripts, data transfer
  • Ссылка на статью / Reference
    • Шабанов А. П. Инновации в консолидируемых организационных системах: технологическая совместимость систем управления // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 132-159. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/09-Shabanov.pdf (дата обращения ).
    • Shabanov A. P. Innovation in the Consolidation of Organizational Systems: The Technological Compatibility of Control Systems. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 132-159. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/09-Shabanov.pdf (accessed ) (in Russian).
Информационные процессы и технологии. Сбор, хранение и обработка информации
  • Кропотов Ю. А.
    Методы оценивания моделей плотности вероятностей акустических сигналов в телекоммуникациях аудиообмена
    Y. A. Kropotov
    Methods of estimation models of the acoustic signals probability density in telecommunications audio-exchange systems
  • Аннотация / Abstract
    • Постановка задачи: оценивание моделей плотности вероятностей акустических сигналов в системах телекоммуникаций актуально ввиду необходимости повышения эффективности передачи данных и повышения эффективности обмена информацией в оперативно-командных системах связи. Работа посвящена исследованиям по решению задач моделирования акустических сигналов в информационно-управляющих телекоммуникационных системах аудиообмена. Объектом исследования являются модели функций плотности вероятностей, по которым возможно создание более эффективных алгоритмов выделения сигналов на фоне внешних акустических шумов и помех в системах телекоммуникаций обмена аудио информацией. Целью работы является разработка и исследование прямых и косвенных методов оценивания плотности вероятностей акустических сигналов и помех, получение и исследование ядерных и проекционных оценок плотности вероятностей, получение гистограммных оценок плотности вероятностей, исследование возможности применения метода барьерных функций для оценивания параметризованной аппроксимации плотности вероятностей акустических сигналов. Используемые методы: в работе использовались прямые и косвенные методы оценивания моделей плотности вероятностей, теории аппроксимации и интерполяции, метод барьерных функций, метод восстановления плотности вероятностей по ограниченному объему данных, метод условной оптимизации с ограничениями. Научная новизна работы заключается в рассмотрении вопросов параметрического и непараметрического оценивания моделей плотности вероятностей акустических сигналов в телекоммуникационных системах связи и обмена аудиоинформацией. Результат: разработаны и исследованы прямые и косвенные методы оценивания плотности вероятностей акустических сигналов и помех, получены ядерные и проекционные оценки плотности вероятностей, получены гистограммные оценки плотности вероятностей в условиях ограниченного объема данных, обоснована возможность применения метода барьерных функций для оценивания параметризованной аппроксимации плотности вероятностей акустических сигналов. в системах телекоммуникаций. Практическая значимость: применение метода барьерных функций показало его эффективность по сравнению с известными результатами, практическая реализация алгоритмов минимизации приведенных функционалов обусловливает появление вопросов выбора базисных функций и требуемого порядка многочленов, аппроксимирующих плотности распределения.
    • Statement of the problem: estimation models of the acoustic signals of the probability density in telecom systems is overdue because of the need to improve the efficiency of data transmission and improve the efficiency of the exchange of information on operational and command communications systems. The work is devoted to research on the challenges of modeling the acoustic signals in the information and control systems, telecommunications audioobmena. The object of research is the model probability density functions, which can create a more efficient allocation of algorithms signals against external acoustic noise and interference in the audio information exchange telecommunications systems. Object of research are models of probability density functions, which can create a more efficient allocation of algorithms signals against external acoustic noise and interference in the audio information exchange telecommunications systems. The purpose is to development and study of direct and indirect methods of estimating the density of acoustic signals and interference probabilities, the receipt and investigation of nuclear and projection estimates the probability density histogram to obtain the probability density estimators, investigate the possibility of applying the method of barrier functions for the evaluation of the parameterized approximation of the density of probability of the acoustic signals. Used methods: we used direct and indirect methods of estimating models of the probability density approximation and interpolation theory, method of barrier functions, probability density recovery method for a limited amount of data, constrained optimization method with constraints. The scientific novelty of the work lies in addressing the parametric and nonparametric estimation models of the probability density of the acoustic signals in telecommunication systems, communication and exchange of audio information. Results: developed and investigated the direct and indirect methods of estimating the density of the acoustic signals of probabilities and interference obtained nuclear and projection assessment of the probability density, obtained histogram estimation of the probability density in a limited amount of data proved that the method of barrier functions for the evaluation of the parameterized approximation of the density of the acoustic signals of probabilities . in telecommunication systems. Practical value: the use of the method of barrier functions has shown its efficiency in comparison with known results, the practical implementation of algorithms to minimize the above functional causes the appearance of problems of choice of basis functions and the required order of polynomials approximating the density distribution.
  • Ключевые слова / Key words
    • плотность вероятностей, акустические сигналы, телекоммуникационные системы, аппроксимация, гистограммное оценивание
    • probability density, acoustic signals, telecommunication systems, approximation, histogram evaluation
  • Ссылка на статью / Reference
    • Кропотов Ю. А. Методы оценивания моделей плотности вероятностей акустических сигналов в телекоммуникациях аудиообмена // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 26-39. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/03-Kropotov.pdf (дата обращения ).
    • Kropotov Y. A. Methods of estimation models of the acoustic signals probability density in telecommunications audio-exchange systems. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 26-39. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/03-Kropotov.pdf (accessed ) (in Russian).

  • Левин В.И.
    Математические методы оценки вклада ученого в науку
    V. I. Levin
    Mathematical Theory of Estimation of Contribution of Scientist to Science
  • Аннотация / Abstract
    • Актуальность. В последние годы все большее внимание властных структур и научной общественности приобретают количественные методы оценки эффективности научных исследований, в связи необходимостью адекватного финансирования науки. Для технологической поддержки данного направления работ важное значение имеют новые математические модели и методы введения и вычисления количественных показателей эффективности научных исследований. В связи с этим данная статья, посвященная разработке таких моделей и методов, является актуальной. Цель статьи заключается в разработке нескольких новых моделей, позволяющих ввести ряд новых показателей научных исследований, использующих данные о публикациях ученого и его цитированиях. Метод. Для достижения поставленной цели предложено использовать в качестве исходных данных распределение цитирований в форме графика, по оси абсцисс которого расположены публикации ученого в порядке возрастания цитирования, а по оси ординат – соответствующие количества цитирований. Графики распределения цитирований удобны для введения новых показателей эффективности исследований ученых и их анализа. Новизна работы заключается в предложенных двух универсальных методах количественной оценки эффективности научных исследований ученого на базе его графика распределения цитирований: измерительный метод, сводящий указанную оценку к сравнению распределения цитирований оцениваемого ученого с распределением цитирований гипотетического единичного ученого, и метод моментов, сводящий указанную оценку к вычислению момента подходящего порядка распределения цитирований ученого. Результат. В статье детально разработана математическая модель и методы, необходимые для введения новых показателей эффективности научных исследований, их анализа и вычислений.
    • Relevance. In recent years, increasing attention of power structures and the scientific community has acquired quantitative methods for assessing the effectiveness of scientific research, in connection with the need for adequate funding of science. For the technological support of this area of work, new mathematical models and methods of introducing and calculating quantitative indicators of the effectiveness of scientific research are important. In this regard, this article on the development of such models and methods is relevant. The purpose of the article is to develop several new models that allow us to introduce a number of new indicators of scientific research using information about the scientist's publications and his quotations. Method. To achieve this goal it was proposed to use the distribution of citations in the form of a graph as the initial data, along the abscissa of which the publications of the scientist are arranged in order of increasing of citations and along the ordinate axis the corresponding quantities of citations are pointed. The graphs of the distribution of citations are convenient for the introduction of new indicators of the effectiveness of research by scientists and their analysis. Novelty of the work lies in the proposed two universal methods for quantifying the effectiveness of scientist's scientific research on the basis of its citation distribution schedules: a measuring method that reduces this estimate to a comparison of scientist's citation distribution with the citation distribution of a hypothetical single scientist, and the method of moments reducing this estimate to the computation of moment (of suitable order) of citations distribution of the scientist. Result. In the article a mathematical model and methods are developed in detail for the introduction of new indicators of the effectiveness of scientific research, their analysis and calculations.
  • Ключевые слова / Key words
    • моделирование науки, библиометрика, публикация, индекс цитирования, эффективность научных исследований
    • modeling of science, bibliometrics, publication, citation index, effectiveness of scientific research
  • Ссылка на статью / Reference
    • Левин В.И. Математические методы оценки вклада ученого в науку // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 160-174. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/10-Levin.pdf (дата обращения ).
    • Levin V. I. Mathematical Theory of Estimation of Contribution of Scientist to Science. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 160-174. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/10-Levin.pdf (accessed ) (in Russian).
Информационная безопасность
  • Осовецкий Л. Г., Суханов А. В., Ефимов В. В.
    Меры по обеспечению безопасности и защиты информации для сложных информационных систем
    L. G. Оsovetskiy, А. V. Sukhanov, V. V. Efimov
    Measures to Ensure Security and Data Protection for Complex Information Systems
  • Аннотация / Abstract
    • Постановка задачи: рост числа компонент информационных систем приводит к росту их сложности и необходимому изменению требований по безопасности и классификации этих требований и мер по обеспечению безопасности в зависимости от уровня сложности информационной системы. Существующие нормативные требования по безопасности и меры по ее обеспечению включают управление доступом, регистрацию и учет, криптографическую подсистему, обеспечение целостности информации. Указанные группы требований не учитывают влияния сложности защищаемой информационной системы на ее безопасность и защищенность.
      Анализ изменения поля угроз безопасности и требований к защите информации показал, что с ростом сложности информационной системы учет числа компонент информационной системы и ее сложности позволят адекватно модифицировать и детализировать необходимые нормативные требования по безопасности, а также классифицировать их в зависимости от метрической сложности информационной системы. Классификация метрической сложности информационных систем по числу компонент дополняет методический аппарат построения защиты, адекватной полю угроз системы безопасности, а также выбор мер по обеспечению безопасности, квалифицированных в зависимости от сложности информационных систем. Обосновывается и предлагается дополнение общих требований по безопасности новой группой требований, которые адекватны уровню сложности информационной системы. Целью работы является оценка и анализ влияния метрической сложности информационных систем на их безопасность и защищенность, а также выработка и классификация требований по безопасности к информационным системам по критерию «сложность–безопасность», формулировка классификационных требований и мер обеспечения безопасности с учетом сложности информационной системы. Это позволит обеспечить построение подсистемы безопасности и защиты информации, которая адекватна полю угроз и уровню сложности информационной системы. Предлагается применять требования и меры повышения безопасности информационных систем в соответствии с дополнительной нормативной группой требований – классификацией сложности информационных систем,. Используемые методы: научно-методический аппарат выбора и классификации требований по безопасности информационной системы, мер и состава их реализации с учетом уровня ее сложности. Новизна: новизной представленного решения является использование при определении нормативных требований по безопасности информационной системы и мер по их реализации, дополнительной группы нормативных требований, учитывающей сложность защищаемой системы. Результат: использование представленного решения по учету влияния сложности защищаемой системы при классификации требований и мер по обеспечению безопасности позволяет снизить уровень угроз безопасности и обеспечить эффективность подсистемы защиты, а также снизить затраты на ее создание и потери от действия угроз безопасности. Моделирование расчетов уровня безопасности ряда сложных информационных систем с учетом сложности этих систем позволило обосновать необходимость усиления мер безопасности для некоторых из них. Практическая значимость: представленное решение предлагается использовать при выборе нормативных требований и мер по безопасности современных сложных информационных систем, аттестации по требованиям безопасности информации сложных объектов информатизации, создании и проектировании подсистем безопасности сложных информационных систем, оптимизации средств отражения воздействия угроз безопасности.
    • Problem statement: the number of elements in information systems is increasing therefore, their complexity increases too. Requirements for information security are required to present, depending on the complexity of the information system. The existing requirements on information security and the means that it does not take into account the complexity of the information system. Requirements on information security should be categorized and modified depending on the classification of the complexity of the information system. For the complex information system, you need to consider the connections between its elements and the system effects of a security breach for the individual elements. The aim of this paper is to analyze how the complexity of information sysytems influence on their information security and protection. In addition, the aim of the paper is the classification of requirements in information security to the information systems by the criterion of "complexity–security" and formulation the methods that take into account the complexity of the information system. This will allow you to build a security subsystem and data protection, which is adequate to the threats and level of complexity of the information system. Methods used. The paper uses methods of system analysis for complex systems and classification methods, which are used for the analysis of information security of information systems. Result. Requirements for information security and means their to ensure that classified the level of complexity of the protected system presented in the paper. The paper shows that these requirements can be simplified for the simple information systems need to improve for the complex systems. The number of elements and their connections must be considered when increasing demands for the complex systems. Novelty. A new result is that, given the complexity of the system while the formation of the requirements to information security and means of providing it. Practical significance. The results of this paper can be used for the establishment of regulatory requirements for information security of complex information systems, for certification of complex information objects, for design of security systems for complex information systems.
  • Ключевые слова / Key words
    • информационная система, безопасность, защита информации, угрозы безопасности, меры защиты, нормативные требования
    • information system, security, information security, security threats and protection measures, regulatory requirements
  • Ссылка на статью / Reference
    • Осовецкий Л. Г., Суханов А. В., Ефимов В. В. Меры по обеспечению безопасности и защиты информации для сложных информационных систем // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 16-25. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/02-Osovetskiy.pdf (дата обращения ).
    • Оsovetskiy L. G., Sukhanov А. V., Efimov V. V. Measures to Ensure Security and Data Protection for Complex Information Systems. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 16-25. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/02-Osovetskiy.pdf (accessed ) (in Russian).

  • Макаренко С. И.
    Динамическая модель двунаправленного информационного конфликта с учетом возможностей сторон по наблюдению, захвату и блокировке ресурса
    S. I. Makarenko
    Dynamic Model of the Bi-directional Information Conflict to Take into Account Capabilities of Monitoring, Capturing and Locking of Information Resources
  • Аннотация / Abstract
    • Постановка задачи: совершенствование средств и комплексов деструктивного преднамеренного воздействия на информационные системы требует развития научно-методического аппарата моделирования эффектов от таких воздействий. В настоящее время недостаточно изученным являются динамические и переходные процессы при развитии информационного конфликта. Кроме того, в ряде уже опубликованных работ указывается на то, что в ходе конфликта существует возможность в реальном масштабе времени захватывать и перераспределять информационный ресурс в свою пользу. Однако данные процессы являются до сих пор не исследованными. С учетом этого, анализ динамических процессов при развитии конфликта информационных систем с учетом их возможностей по наблюдению, захвату и блокировке информационного ресурса противника является актуальным направлением исследований. Целью работы является разработка динамической модели двунаправленного информационного конфликта с учетом возможностей сторон по наблюдению, захвату и блокировке ресурса. При этом в качестве конфликтующих систем выступают интегрированные системы, имеющие в своем составе: подсистему наблюдения, подсистему захвата и блокировки информационного ресурса системы противника, а также собственную информационную подсистему, которая защищается от внешнего воздействия. Используемые методы. В основу логических подходов к построению модели были положены известные исследования из теории популяционной динамики, которые моделируют конкуренцию и борьбу различных биологических видов в процессе их эволюции. Для построения математической модели информационного конфликта и ее исследования был использован математический аппарат теории динамических систем. Сама модель представлена в виде системы четырех нелинейных дифференциальных уравнений. Новизна. Новизной модели является учет в ней динамики развития информационного конфликта, а также возможностей сторон по наблюдению, захвату и блокировке информационного ресурса. Результаты. Итогами исследования модели являются выявленные типовые состояния конфликта, а также бифуркации конфликта – такие значения параметров конфликтующих сторон, при которых качественно меняются траектории развития конфликта и возможности выигрыша той или иной стороны. На основе этих исследований были предложены сценарии действий одной из сторон по изменению ее параметров для достижения выигрыша в конфликте. Проведен подробный анализ типовых сценариев действий для одной из сторон, в интересах обоснования наиболее «сильных» параметров этой стороны и направлений их изменения для обеспечения выигрыша. Практическая значимость. Представленная модель информационного конфликта может быть использована для исследования широкого класса антагонистически-конфликтых взаимодействий информационно-технических систем в прикладных областях радиоэлектронной борьбы, радио- и радиотехнического мониторинга, а также информационного противоборства в технической сфере. Представленные в работе сценарии могут быть использованы для совершенствования математического обеспечения соответствующих технических комплексов в интересах обеспечениях их выигрыша в подобных динамических конфликтах.
    • Statement of the problem. Means of destructive impacts on the information systems are improving so the scientific-methodical apparatus of protection for the information conflict should be developed also. Dynamic and transitional processes in the information conflict have been incomplete researched currently. Although, some researchers indicate what the information resource can be captured and redistributed in the course of the conflict. But these processes have not been researched yet. Therefore, the analysis of dynamic processes in the conflict information systems is a topical area of research. The aim of this paper is to develop the dynamic model of the bi-directional information conflict to take into account capabilities of monitoring, capturing and locking of information resources. Whereas each of the conflicting systems consist of several subsystems. These are the monitoring subsystem, the capturing subsystem, the blocking information resource subsystem and the normal information subsystem. Methods used. The theory of population dynamics which simulate the competition of different species in the process of evolution was used as a basis for model of the information conflict. Methods of the theory of dynamical systems were used to develop mathematical model of information conflict and its research. Model of information conflict is the system of four nonlinear differential equations. Novelty. The novelty of the model is to take into account the capabilities of monitoring, capturing and locking of information resources in the dynamics process of development of information conflict. Results. The result of the research by model is to identify several of the typical states of conflict and the bifurcation points where conflict changes its state. In bifurcation point one of the conflicting parties can change the development trajectory of the conflict and so this party will have possibility to win. The action scenarios of one of the parties to achieve wining in the conflict are based on the research by model. A typical scenario of action for one of the parties was analyzed, to determine the most "strong" parameters of this party, and the change directions the parameters to ensure wining. Practical significance. The model of informational conflict can be used a large number of conflicts between the real information-technology systems in several areas. These areas are electronic warfare, radio monitoring, and information warfare. The scenarios what are presented in the paper can be used to improve software of the real technical systems for their wining in the dynamic information conflict.
  • Ключевые слова / Key words
    • конфликт, динамический конфликт, информационный конфликт, информационный ресурс, радиоэлектронная борьба, радиомониторинг, радиотехнический мониторинг, информационное противоборство, информационно-техническое воздействие
    • conflict, dynamic conflict, information conflict, information resource, electronic warfare, radio monitoring, information warfare, cyberattack
  • Ссылка на статью / Reference
    • Макаренко С. И. Динамическая модель двунаправленного информационного конфликта с учетом возможностей сторон по наблюдению, захвату и блокировке ресурса // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 60-97. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/06-Makarenko.pdf (дата обращения ).
    • Makarenko S. I. Dynamic Model of the Bi-directional Information Conflict to Take into Account Capabilities of Monitoring, Capturing and Locking of Information Resources. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 60-97. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/06-Makarenko.pdf (accessed ) (in Russian).
Передача, прием и обработка сигналов. Радиоэлектронный мониторинг
  • Алешкин А. П., Артюшкин А. Б., Дуников А. С., Никифоров С. В.
    Алгоритм обнаружения и определения координат объекта с использованием двулучевого метода загоризонтной радиолокации
    A. P. Aleshkin, A. B. Artjushkin, A. S. Dunikov, S. V. Nikiforov
    Algorithm of Detection and Determining Coordinates of Object for the Over the Horizon Radar Based on the Two-Beam Scaning Method
  • Аннотация / Abstract
    • Постановка задачи: потенциальная возможность загоризонтных радиолокационных станций обнаруживать объекты, находящиеся за пределами прямой видимости, на удалении сотен и тысяч километров актуализирует вопросы снижения погрешности выполняемых с их помощью измерений. Известные способы обнаружения и определения координат целей станциями загоризонтной радиолокации не позволяют оценивать вектор состояния этих объектов с точностью, достаточной для однозначного определения местоположения или построения их траекторий. Целью работы является повышение точности измерений, выполняемых загоризонтными радиолокационными станциями. Для этого предлагается применять алгоритм обнаружения и определения координат объекта, основанный на использовании двух лоцирующих лучей. Используемые методы. Решение задачи обнаружения и определения координат объекта основано на использовании вновь разработанного двулучевого метода загоризонтной радиолокации, методов геометрической оптики, а также применении адекватных моделей канала распространения радиолокационных сигналов и способов уточнения их текущих параметров. Новизна. Элементами новизны представленного решения являются использование для определения координат объекта двух радиолокационных лучей, а также применение оптимизационных процедур с целью уточнения параметров используемой модели канала распространения сигналов. Результат. На основе вновь разработанного двулучевого метода загоризонтной радиолокации был обоснован алгоритм обнаружения и определения координат одиночной цели. Использование представленного алгоритма дает возможность значительно повысить точность определения положения цели, позволяя переходить при его описании от понятия «тело ошибок» к понятию «точка пересечения кривых неопределенности», то есть – к конкретной точке в пространстве координат. Практическая значимость. Представленный алгоритм предлагается реализовать в виде математического обеспечения для работы вычислителей современных средств загоризонтной радиолокации.
    • Purpose. The over-the-horizon radar stations are improving so means of objects detect that are out on large distance for radar stations should be developed also. However, methods of detecting and determining the coordinates of objects by radar stations have been incomplete researched currently. Therefore, the design of algorithm for detecting and determining the coordinates of an object for the over-the-horizon radar stations is a topical area of research. The aim of this paper is to develop the algorithm for detecting and determining the coordinates of an object for the over-the-horizon radar stations based on the two-beam scaning method. Methods used. The theory of geometric optics and theory of propagation of radar signals and the two-beam scaning method was used as a basis for the algorithm for detecting and determining the coordinates of an object for the over-the-horizon radar stations. Novelty. The novelty of the algorithm is to take into account the two-beam scaning method and the optimization proceeding of determine the object's coordinates. Results. The result of the research by algorithm prove what it used to makes possible to improve the accuracy of determining position object. Practical significance. The algorithm can be used a large number of the over-the-horizon radar stations. These algorithm what are presented in the paper can be used to improve software of the real over-the-horizon radar stations.
  • Ключевые слова / Key words
    • загоризонтная радиолокация, математическая модель ионосферы, координаты объекта, тело ошибок, обнаружение сигнала
    • the over-horizon radar, mathematical model of ionosphere, object coordinates, body of errors, signal detection
  • Ссылка на статью / Reference
    • Алешкин А. П., Артюшкин А. Б., Дуников А. С., Никифоров С. В. Алгоритм обнаружения и определения координат объекта с использованием двулучевого метода загоризонтной радиолокации // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 40-48. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/04-Aleshkin.pdf (дата обращения ).
    • Aleshkin A. P., Artjushkin A. B., Dunikov A. S., Nikiforov S. V. Algorithm of Detection and Determining Coordinates of Object for the Over the Horizon Radar Based on the Two-Beam Scaning Method. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 40-48. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/04-Aleshkin.pdf (accessed ) (in Russian).
Системы связи и телекоммуникации
  • Бейлекчи Д. В., Белов А. А., Ермолаев В. А., Кропотов Ю. А.
    Передача синхронных потоков данных по асинхронным сетям пакетной связи со случайным множественным доступом
    D. V. Beilegchi, A. A. Belov, V. A. Ermolaev, Y. A. Kropotov
    Transmission of Synchronous Data Streams for an Asynchronous Packet Communication Networks with the Random Multiple Access
  • Аннотация / Abstract
    • Постановка задачи: задача синхронизации дискретной информации по принимаемым пакетам данных в сетях с пакетной связью и случайным множественным доступом к среде передачи является актуальной. Такая задача возникает при взаимодействии источников и приемников информации и данных через каналы с пакетной передачей, скорость передачи в которых заранее является не известной. В подобных каналах обеспечивается асинхронный способ передачи информации. Поэтому в системах телекоммуникаций имеет место проблема разработки новых методов обмена информацией и формирования эффективной структуры организации тактовой синхронизации по поступающим пакетам данных. Объектом исследования являются каналы передачи дискретной информации, ориентированные на асинхронный способ передачи информации, а также каналы со случайным множественным доступом в системах телекоммуникаций обмена данными. Целью работы является разработка модели канала передачи дискретной информации, рассмотрение вопросов более эффективного обслуживания асинхронного трафика в сетях пакетной связи, разработка методов восстановления тактовой частоты источника в каналах с асинхронной передачей информации. Используемые методы: в работе использовался аппарат теории связи, теория массового обслуживания, теория незавершенного обслуживания, методы адаптивного регулирования, методы моделирования, сетевые технологии. Научная новизна работы заключается в рассмотрении вопросов формирования процесса синхронизации пакетной связи, рассмотрении методов восстановления тактовой частоты источника асинхронной передачи дискретной информации, исследовании модели формирования пакетов данных в каналах со случайным множественным доступом. Результат: разработана модель канала передачи дискретной информации, рассмотрены вопросы эффективного обслуживания асинхронного трафика в сетях пакетной связи, разработаны методы восстановления тактовой частоты источника в каналах с асинхронной передачей пакетов данных. Практическая значимость: разработанные методы и алгоритмы позволяют более эффективно использовать ресурсы сетей пакетной связи в системах телекоммуникаций, позволят реализовать дополнительные возможности по передаче разнотипной информации, позволят повысить качество связи и минимизировать потери сетевых пакетов.
    • Statement of the problem: the problem of synchronization of digital information in data packets received in the packet network connection and a random multiple access to the transmission medium is important. This problem arises in the interaction of sources and receivers of information and data through packet transmission channels, in which the transmission rate is not known in advance. In these channels provides an asynchronous method of transmitting information. Therefore, in telecommunication systems is a problem of the development of new methods of exchanging information and creating an effective organizational structure clocked by incoming data packets. Object of research are the transmission channels of digital information-oriented asynchronous method of transmitting information, as well as channels with a random multiple access telecommunication systems, data exchange. The purpose is to develop a model of the transmission channel of digital information, consideration of a more efficient service asynchronous traffic in packet communication networks, development of methods of restoration of the clock frequency of the source channels in the asynchronous data transmission. Used methods: we used the apparatus of communication theory, queuing theory, the theory of incomplete maintenance of adaptive control, simulation techniques, network technologies. The scientific novelty of the work lies in the consideration of the formation process of the synchronization packet communication, consideration of the recovery methods clock source asynchronous transfer of digital information, the study model of the formation of data packets in a random multiple access channels. Results: the model of the transmission channel of digital information, the issues of effective service of the asynchronous traffic in packet communication networks, developed methods for restoring a clock frequency of the source channels in the asynchronous transmission of data packets. Practical value: the developed methods and algorithms allow more efficient use of packet communication network resources in telecommunication systems, will realize additional opportunities for transfer of heterogeneous information, will improve the quality of communication and to minimize the loss of network packets.
  • Ключевые слова / Key words
    • процесс синхронизации, пакетная связь, асинхронный поток данных, дискретная информация, каналы со случайным множественным доступом
    • synchronization process, packet communications, asynchronous data stream, discrete information, channels with a random multiple access
  • Ссылка на статью / Reference
    • Бейлекчи Д. В., Белов А. А., Ермолаев В. А., Кропотов Ю. А. Передача синхронных потоков данных по асинхронным сетям пакетной связи со случайным множественным доступом // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 1-15. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/01-Beilegchi.pdf (дата обращения ).
    • Beilegchi D. V., Belov A. A., Ermolaev V. A., Kropotov Y. A. Transmission of Synchronous Data Streams for an Asynchronous Packet Communication Networks with the Random Multiple Access. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 1-15. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/01-Beilegchi.pdf (accessed ) (in Russian).

  • Новиков Е. А., Зиннуров С. Х.
    Модель гибкого обслуживания трафика сложной структуры и алгоритм оперативного резервирования дополнительных каналов в земных станциях спутниковой связи
    E. A. Novikov, S. Kh. Zinnurov
    Flexible Service Model of Complex Traffic and Real-time Algorithm of Channel Reserve for Satellite Earth Stations
  • Аннотация / Abstract
    • Актуальность. В настоящее время наблюдается повышенный спрос на услуги переноса мультимедийного контента, телефонной и видеосвязи и передачи данных, который в ряде случаев может быть удовлетворен только за счет использования сетей спутниковой связи. Формируемая при этом нагрузка на сеть связи (трафик), как правило, имеет сложную структуру. Обширность зон обслуживания сетей спутниковой связи с одной стороны, и принципиальная ограниченность орбитального радиоресурса, с другой стороны, требуют оперативного управления радиоресурсом с целью повышения эффективности его использования. Одним из путей повышения эффективности использования радиоресурса является уплотнение спутниковых радиолиний с учетом статистических характеристик передаваемого трафика и режимов работы спутникового модема. Целью работы является разработка модели гибкого обслуживания трафика сложной структуры и алгоритма оперативного резервирования дополнительных каналов в земных станциях при вариации трафика, поступающего от различных абонентов земной станции, позволяющей повысить эффективность использования радиоресурса (пропускной способности, выраженной в числе доступных каналов) сети спутниковой связи за счет оперативного резервирования канального радиоресурса. Результаты: сформулирована задача оперативного резервирования дополнительных каналов в виде задачи нелинейного программирования и приведен пример ее решения при обслуживании трафика сложной структуры, формируемого группой абонентов. Новизна подхода состоит в том, разработана новая модель гибкого обслуживания трафика сложной структуры земной станцией, отличающаяся от известных учетом динамики изменения пропускной способности при смене режимов работы модемного оборудования. Разработанная модель в виде четырехмерной марковской цепи была получена на основе расширения пространства состояний с использованием моделей изменения конфигурации модемного оборудования, группового источника трафика сложной структуры, процесса резервирования канального ресурса с запаздыванием, а также процесса обслуживания трафика одноканальной системой. В качестве ограничений приняты допущения об экспоненциальных законах распределения продолжительности периодов активности и пауз абонентов, задержки в подключении дополнительного канального ресурса, длительностей передачи отдельных сообщений и интервалов между ними и длительностей интервалов времени перестройки модемного оборудования. На основе разработанной модели предложен алгоритм оперативного резервирования дополнительных каналов земной станцией, отличающийся от известных учетом текущего распределения канального ресурса, и позволяющий в случае существенного увеличения мощности множества альтернатив найти оптимальный момент подключения дополнительного канала. Приведен пример решения поставленной задачи. Практическая значимость. Совокупность полученных результатов в виде модели гибкого обслуживания трафика сложной структуры и алгоритма оперативного резервирования дополнительных каналов позволит повысить пропускную способность сети спутниковой связи на 10-40% при обеспечении заданного качества обслуживания абонентов.
    • Relevance. At present, there is a high demand on services transmitting a multimedia content, telephone and video communications and transferring data which can be satisfied by using satellite networks in certain cases. The traffic load created at the same time generally has a complex structure. The coverage of servicing areas of satellite networks, on the one hand, and the principal scarcity of the orbital radio resource, on the other hand, require online radio resource management in order to increase its use efficiency. One of the ways to improve the radio resource use efficiency is multiplexing satellite radio lines taking into account the statistical characteristics of the relayed traffic and the operating modes of the satellite modem. The paper purpose is to develop the model of the flexible service of the complex structure traffic and an real-time algorithm of channels reserve in the earth stations through variation of the traffic received from various subscribers of the earth station which allows to improve the radio resource use efficiency (the capacity expressed in the number of available channels) of the satellite communication network by means of online backup of the channel radio resource. Results. The searching of backup channels is defined as a non-linear programming task, as well as the example how to resolve it while servicing the complex structure traffic created by a group of subscribers is provided. The novelty of the approach is that a new model of the flexible service of the complex structure traffic provided by the earth station different from the known ones due to taking into account the dynamics of the capacity change when switching between the operating modes of the modem equipment is developed. The developed model as a four-dimensional Markov chain was obtained on the basis of the state space extension using models of the configuration change of the modem equipment, of the group source of the complex structure traffic, of channel resource backup with time delay, as well as of the service process of the single channel system traffic. The assumptions concerning the exponential laws of distribution of duration of subscribers’ activity and pauses, delay in connecting to an auxiliary channel resource, duration of transferring individual communications, and intervals between them, as well as time interval sizes for the readjustment of the modem equipment are adopted as limitations. The algorithm different from the known ones due to taking into account the current allocation of the channel resource is proposed on the basis of the developed model and allows to find an optimal moment of the auxiliary channel connection in case of a significant increase in the power of a set of alternatives. An example how to complete the set task is provided. Practical significance. The total results obtained as a model of the flexible service of the complex structure traffic and as the algorithm will allow increasing the capacity of the satellite communication network by 10-40% while ensuring the specified quality of the subscribers' service.
  • Ключевые слова / Key words
    • спутник-ретранслятор, радиоресурс, земная станция, прерываемый пуассоновский поток, модулированный марковский процесс, оперативное резервирование, трафик сложной структуры
    • relay satellite, radio resource, earth station, interrupted Poisson flow, modulated Markov process, online backup, complex structure traffic
  • Ссылка на статью / Reference
    • Новиков Е. А., Зиннуров С. Х. Модель гибкого обслуживания трафика сложной структуры и алгоритм оперативного резервирования дополнительных каналов в земных станциях спутниковой связи // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 98-115. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/07-Novikov.pdf (дата обращения ).
    • Novikov E. A., Zinnurov S. Kh. Flexible Service Model of Complex Traffic and Real-time Algorithm of Channel Reserve for Satellite Earth Stations. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 98-115. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/07-Novikov.pdf (accessed ) (in Russian).

  • Ковальский А. А.
    Организация адаптивного мультиплексирования трафика мультисервисных сетей в каналообразующей аппаратуре земных станций спутниковой связи с учетом изменяющейся помеховой обстановки
    A. A. Kovalsky
    The Organization of Adaptive Multiplexing of a Traffic of Multiservice Networks in the Channeling Equipment of Land Satellite Communication System with Taking into Account the Changing Jamming Situation
  • Аннотация / Abstract
    • Постановка задачи. Возрастающие объемы передаваемой информации при высоких требованиях к качеству обслуживания и ограниченность радиоресурса космического аппарата связи актуализируют вопросы обеспечения высокой пропускной способности земных станций спутниковой связи в условиях динамично изменяющейся помеховой обстановки. При реализации существующих технологий мультиплексирования трафика в каналообразующей аппаратуре земных станций спутниковой связи выделение радиоресурса происходит под пиковые значения интенсивности информационных потоков, без учета его статистических характеристик, что выражается в недоиспользовании радиоресурса при общем его дефиците. Цель работы заключается в повышении пропускной способности земных станций спутниковой связи в условиях помеховой обстановки. Для достижения цели предлагается использовать технологию адаптивного мультиплексирования трафика, которая будет учитывать его статистические характеристики в различных условиях помеховой обстановки, что позволит повысить пропускную способность земных станций спутниковой связи и выполнить требования по качеству обслуживания мультисервисного трафика. Используемые методы. Решение задачи организации оперативного управления мультисервисного трафика при адаптивном мультиплексировании в каналообразующей аппаратуре земных станций основано на использовании марковских моделей модулированного пуассоновского процесса и алгоритмов, применяемых в теории телетрафика с учетом специфики функционирования сетей спутниковой связи. Для исследования разработанных моделей использована методика расчета, реализованная в пакете программ математического моделирования MatLab. Новизна. Элементом научной новизны работы является учет ряда факторов: свойств поступающего мультисервисного трафика (нестационарность, разнородность, приоритетность в обслуживании, выполнение требований по качеству обслуживания) и наличия различных режимов функционирования спутниковых радиолиний, которые зависят от условий помеховой обстановки. Результат. Использование технологии адаптивного мультиплексирования в сочетании с механизмом динамического назначения приоритетов в обслуживании мультисервисного трафика позволяет заметно увеличить число каналов связи по сравнению с существующей технологией, что соответствует повышению пропускной способности земных станций спутниковой связи либо обеспечению требуемой пропускной способности в условиях помеховой обстановки. При этом стоит отменить, что повышение пропускной способности будет зависеть от требований, предъявляемых к качеству обслуживания, вида передаваемого трафика, а также выбора режима работы модемного оборудования. Так, при наиболее жестких требованиях к качеству обслуживания выигрыш составит до 40%, при менее жестких (неограниченная допустимая задержка) – предельно достижимые значения составят до 120%, что в среднем составляет порядка 80%. Практическая значимость. Представленное решение предлагается реализовать в виде специального программно-математического обеспечения каналообразующей аппаратуры на основе программно-модульной платформы, которая должна быть интегрирована в состав автоматизированной системы управления земной станции спутниковой связи. Реализация на основе программно-модульной платформы позволит на основе анализа статистических свойств мультисервисного трафика осуществлять его оперативное управление при адаптивном мультиплексировании в условиях изменяющейся помеховой обстановки, путем назначения информационным потокам приоритетов в обслуживании.
    • Relevance. The increasing volumes of the transmitted data at high quality requirements of service and limitation of a radio resource of the spacecraft of communication do urgent questions of ensuring high bandwidth of land satellite communication system in the conditions of dynamically changing jamming situation. At implementation of the existing technologies of multiplexing of a traffic in the channeling equipment of land satellite communication system selection of a radio resource happens under peak values of intensity of information flows, without its statistical characteristics that is expressed in underexploitation of a radio resource at its general deficit. The paper purpose is consists in capacity growth of land satellite communication system in the conditions of an jamming situation. For achievement of the goal it is offered to use technology of adaptive multiplexing of a traffic which will consider its statistical characteristics, in different conditions of an jamming situation. It will allow to increase bandwidth of land satellite communication system and to fulfill quality requirements of service of a multiservice traffic. The used methods. The solution of a task of the organization of operational management of a multiservice traffic at adaptive multiplexing in the channeling equipment of land satellite communication system is based on use of Markov models of the modulated Poisson process and algorithms applied in the teletraffic theory taking into account specifics of functioning of communication satellite networks. For a research of the developed models the calculation procedure realized in the software package of mathematical modeling of MatLab is used. Novelty. Elements of scientific novelty of work are the accounting of a number of factors: properties of the arriving multiservice traffic, such, as, not stationarity, heterogeneity, priority in service, fulfillment of requirements on service quality and existence of the different modes of functioning of satellite radio lines which depend on conditions of an jamming situation. Result. Use of technology of adaptive multiplexing in combination with the mechanism of dynamic purpose of priorities in service of a multiservice traffic allows to increase considerably number of communication links in comparison with the existing technology that corresponds to capacity growth of land satellite communication system or ensuring required bandwidth in the conditions of an jamming situation. At the same time it is worth canceling that capacity growth will depend on requirements imposed to service quality, a type of the transferred traffic, and also the choice of an operation mode of the modem equipment. So, at the most strict requirements to service quality the prize will make up to 40%, at less tough (an unlimited admissible delay) extremely achievable values will make up to 120% that averages about 80%. Practical significance. The submitted decision is offered to be realized in the form of special program software of the channeling equipment on the basis of a program and modular platform which has to be integrated into structure of an automated control system of the terrestrial station of satellite communication. Implementation on the basis of a program and modular platform will allow to exercise on the basis of the analysis of statistical properties of a multiservice traffic its operational management at adaptive multiplexing in the conditions of the changing jamming situation, by assignment to information flows of priorities in service.
  • Ключевые слова / Key words
    • адаптивное мультиплексирование, оперативное управление, мультисервисный трафик, земная станция спутниковой связи, помеховая обстановка
    • adaptive multiplexing, operational management, multiservice traffic land satellite communication system, jamming situation
  • Ссылка на статью / Reference
    • Ковальский А. А. Организация адаптивного мультиплексирования трафика мультисервисных сетей в каналообразующей аппаратуре земных станций спутниковой связи с учетом изменяющейся помеховой обстановки // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 175-212. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/11-Kovalsky.pdf (дата обращения ).
    • Kovalsky A. A. The Organization of Adaptive Multiplexing of a Traffic of Multiservice Networks in the Channeling Equipment of Land Satellite Communication System with Taking into Account the Changing Jamming Situation. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 175-212. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/11-Kovalsky.pdf (accessed ) (in Russian).
Моделирование сложных организационно-технических систем
  • Левин В.И.
    Полиинтервалы в задачах оптимизации неопределенных систем
    V. I. Levin
    Polyintervals in Problems of Optimization of Indeterminate Systems
  • Аннотация / Abstract
    • Актуальность. В последние десятилетия в гражданской и военных сферах все чаще встречаются технологии, основанные на новых подходах к описанию неопределенности. Эти технологии широко применяются в технике, экономике, социальной сфере. Для их поддержки необходимы новые математические модели и методы. В связи с этим данная статья, посвященная разработке новой модели неопределенности (полиинтервал) и математических методов ее изучения, применительно к решению задач оптимизации в условиях неопределенности, является актуальной. Цель статьи заключается в детальной разработке новой математической модели неопределенности – полиинтервала, являющегося последовательностью конечного числа интервалов неопределенности, с целью оптимизации разнообразных систем с полиинтервальными параметрами. Метод. Для достижения поставленной цели предложено распространить на изучение оптимальных операций над полиинтервалами известный в интервальной математике метод введения операций над интервалами в виде теоретико-множественного обобщения соответствующих операций над вещественными числами. Новизна работы заключается в предложенной новой математической модели неопределенности систем в виде полиинтервалов, совместно с математическим аппаратом, позволяющим выполнять оптимальные операции над полиинтервалами и тем самым дающим возможность решать задачи оптимизации систем с полиинтервальными параметрами. Результат. В статье детально разработана новая математическая модель неопределенности – полиинтервал. Определены оптимальные операции (max, min) над полиинтервалами, выведены правила их выполнения. Установлены необходимые и достаточные условия существования этих операций, т.е. условия сравнимости полиинтервалов. Дан пример использования полученных результатов для принятия оптимального решения.
    • Relevance. In recent decades, in the civil and military spheres, new technologies associated with the study of uncertainty are increasingly encountered. These technologies are widely used in engineering, economics, social sphere. To support them, new mathematical models and methods are needed. In this regard, this article, devoted to the development of a new model of uncertainty (poly-interval) and mathematical methods for its study, as applied to solving optimization problems under uncertainty, is topical. The purpose of the article is to detailed development of a new mathematical model of uncertainty – a polyinterval, which is a sequence of a finite number of uncertainty intervals, in order to optimize various systems with polyinterval parameters. Method. To achieve this goal, it is proposed to extend the method of introducing operations on intervals in the form of a set-theoretic generalization of the corresponding operations over real numbers, known in interval mathematics, to the study of optimal operations over polyintervals. The novelty of the work lies in the proposed new mathematical model of the uncertainty of systems in the form of polyintervals, in conjunction with a mathematical apparatus that allows performing optimal operations on polyintervals and thereby making it possible to solve problems of optimizing systems with polyinterval parameters. Result. The article elaborates a new mathematical model of uncertainty – polyinterval. The optimal operations (max, min) over the polyintervals have been determined, and the rules for their implementation have been derived. Necessary and sufficient conditions for the existence of these operations are established, i.e. conditions for the comparability of polyintervals. An example of using the results obtained for making optimal decisions is given.
  • Ключевые слова / Key words
    • полиинтервалы, сравнение полиинтервалов, максимальный (минимальный) полиинтервал
    • polyintervals, comparison of polyintervals, maximal (minimal) polyinterval
  • Ссылка на статью / Reference
    • Левин В.И. Полиинтервалы в задачах оптимизации неопределенных систем // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 49-59. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/05-Levin.pdf (дата обращения ).
    • Levin V. I. Polyintervals in Problems of Optimization of Indeterminate Systems. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 49-59. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/05-Levin.pdf (accessed ) (in Russian).

  • Семенов С. С., Педан А. В., Воловиков В. С., Климов И. С.
    Анализ трудоемкости различных алгоритмических подходов для решения задачи коммивояжера
    S. S. Semenov, A. V. Pedan, V. S. Volovikov, I. S. Klimov
    Analysis of the Labor Intensity of Various Algorithmic Approaches for Solving the Traveling Salesman Problem
  • Аннотация / Abstract
    • Постановка задачи: провести анализ существующих эвристических алгоритмов и оценить их трудоемкость при решении задачи коммивояжера. Актуальность работы: задача коммивояжера является NP-трудной задачей, т.е. точное решение которой может быть получено только за экспоненциальное время. Следовательно, решать ее алгоритмом полного перебора не эффективно при большом количестве вершин графа. Однако существуют различные эвристические алгоритмы, которые позволяют найти рациональное решение данной задачи при большом количестве вершин за приемлемое время. Необходимо выработать критерий применимости того или иного алгоритма при решении задачи коммивояжера при различном количестве вершин графа и имеющемся ресурсе времени для проведения расчета. Данный критерий позволит более эффективно применять различные алгоритмы для решения задач в области логистики, в которых требуется рассчитать маршрут между взаимосвязанными вершинами графа и в дисциплине исследования операций для обоснования принятия решений во всех областях человеческой деятельности. Целью работы является определение времени решения задачи о коммивояжере каждым из описанных в данной статье эвристических алгоритмов и сравнение полученных результатов со временем выполнения алгоритма полного перебора, а также описание критерия применимости того или иного алгоритма. Используемы методы: в статье приводятся материалы проведенных исследований трудоемкости эвристических алгоритмов, реализованных в виде программы для ЭВМ, над которой был проведен эксперимент для получения статистических данных результатов работы алгоритмов. Результат: описан критерий выбора алгоритма для расчета рационального маршрута, который зависит от количества вершин графа и доступного ресурса машинного времени для расчета. Практическая значимость результатов состоит в возможности на основании описанного критерия применять более рациональный с точки зрения временных затрат алгоритм при решении задачи коммивояжера в различных областях человеческой деятельности.
    • Formulation of the problem. Analysis of existing heuristic algorithms and their complexity in solving the traveling salesman problem. Actuality. The traveling salesman problem is NP-hard task, i.e. an exact solution which can be obtained only in exponential time. Therefore, the exhaustive search algorithm is not efficient when we have many graph vertices. However, there are various heuristic algorithms which allow to find a rational solution to this problem with a large number of vertices for an reasonable time. The criterion is necessary for the validity of a particular algorithm in solving traveling salesman problems with different number of vertices of the graph and the available time resource for the calculation. This criterion will allow to more effectively apply a variety of algorithms for solving problems in the field of logistics, in which it is required to calculate between related vertices in the graph and in the discipline of operations research for rationale decision making in all areas of human activities. The aim. Description of the identified time dependencies of the task solution of the traveling salesman problem described in this article of heuristic algorithms comparison of the results obtained with the exhaustive search algorithm and description of the criterion of applicability of a particular algorithm. Methods. The selection criterion of the algorithm described for calculating the effecient route, it depends on the number of vertices of the graph and the available resource of computer time to calculate. Result. Describes the selection criterion of the algorithm for route calculation that will depend on the number of vertices of the graph and the available resource of machine time. Practical relevance. The opportunity to apply the necessary algorithm for solving the travelling salesman problem in various fields of human activities based on the described criteria.
  • Ключевые слова / Key words
    • эвристический алгоритм, полный перебор, граф, рациональный маршрут, коммивояжер
    • heuristic algorithms, exhaustive search, graph, efficient route, salesman
  • Ссылка на статью / Reference
    • Семенов С. С., Педан А. В, Воловиков В. С., Климов И. С. Анализ трудоемкости различных алгоритмических подходов для решения задачи коммивояжера // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №1. С. 116‑131. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/08-Semenov.pdf (дата обращения ).
    • Semenov S. S., Pedan A. V., Volovikov V. S., Klimov I. S. Analysis of the Labor Intensity of Various Algorithmic Approaches for Solving the Traveling Salesman Problem. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 1, pp. 116-131. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-01/08-Semenov.pdf (accessed ) (in Russian).

О журнале

Выпуски журнала

2017: №1

Авторам

Рецензентам

Всем

Система Orphus