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

№2 2017

Номер сформирован 14 ноября 2017 г.

Системы управления
  • Смирнов С. В.
    Анализ способов и средств управления авиацией с авиационного комплекса радиолокационного дозора и наведения
    S. V. Smirnov
    The Analysis of Ways and Means to Control the Aircrafts from AWACS
  • Аннотация / Abstract
    • Актуальность. В настоящее время существует определенная вероятность применения Воздушно-космических сил России за пределами ее территории. Основной задачей при этом является организация управления авиацией при отсутствии наземных пунктов управления. В этом случае для управления авиацией используется воздушный пункт управления который представляет собой авиационный комплекс радиолокационного дозора и наведения (АК РЛДН). Целью работы является анализ способов и средств управления авиацией с АК РЛДН, а также формирование предложений по перспективам развития такой системы управления. Результаты и их новизна. Элементом новизны работы являются выявленные общие подходы к управлению, методам наведения и средствам управления авиации с АК РЛДН. В частности, анализ показал следующее. Современным трендом в развитии АК РЛДН является управление не только пилотируемой авиацией, но и беспилотными летательными аппаратами (БПЛА). Причем для управления БПЛА характерно решение нового класса задач, связанных с управлением ими на основе принципа «интеллектуального роя», а также при полуавтономном и автономном управлении. Кроме решения задач управления актуальным направлением исследований является разработка высокосвязных сетей радиосвязи, которые бы использовались для реализации сетецентрического управления с АК РЛДН и обладали повышенной устойчивость при применении противником средств радиоэлектронного подавления. Практическая значимость. Представленный анализ будет полезен техническим и военным специалистам для обоснования новых способов боевого применения авиации с АК РЛДН за пределами территории России, а также для обоснования новых технических систем управления и связи в составе АК РЛДН.
    • Relevance. At the present time, aerospace forces of Russia are applied outside of Russia. In this case, main of task is to control the aircrafts when ground control stations are not available. For this reason the airborne warning and control system (AWACS) is used as an air command post to control the aircrafts. The aim of paper is to analyse the ways and means to control the aircrafts from AWACS, as well as the formation of proposals for the further development of AWACS control system. Results and their novelty. Elements of novelty of the paper are results of analysis of guidance methods and controls aircrafts from AWACS. So the analysis showed that the modern trend in the development of AWACS control system is control as manned aircrafts, as unmanned aerial vehicles (UAVs). Moreover, to control the UAV is characterized by solution of a new class of problems associated with managing on basis of principle of "intelligent swarm" and the implementation of semi-autonomous and autonomous control. Also the actual direction of research is to develop air radio full-networks that can be used to implement network-centric control from AWACS and have increased resistance from jamming. Practical significance. The analysis presented will be useful technical and military experts to justify the new methods of combat use of aircrafts outside the territory of Russia, and also for justification of new technical systems of control and communication for AWACS.
  • Ключевые слова / Key words
    • система управления, авиация, БПЛА, система связи, командная радиолиния управления, авиа-ционный комплекс радиолокационного дозора и наведения, сеть воздушной радиосвязи
    • control system, aircraft, UAVs, communications system, command radio link, airborne warning and control system, network of air communication
  • Ссылка на статью / Reference
    • Смирнов С. В. Анализ способов и средств управления авиацией с авиационного комплекса радиолокационного дозора и наведения // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №2. С. 69-100. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/03-Smirnov.pdf (дата обращения ).
    • Smirnov S. V. The Analysis of Ways and Means to Control the Aircrafts from AWACS. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 2, pp. 69-100. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/03-Smirnov.pdf (accessed ) (in Russian).
Информационные процессы и технологии. Сбор, хранение и обработка информации
  • Кропотов Ю. А., Белов А. А., Проскуряков А. Ю.
    Прогнозирование изменений параметров временных рядов в цифровых информационно-управляющих системах
    Y. A. Kropotov, A. A. Belov, A. Y. Proskuryakov
    Forecasting changes in time series parameters in digital information management systems
  • Аннотация / Abstract
    • Постановка задачи: задача прогнозирования изменения параметров временных рядов является актуальной, например, при мониторинге исследуемых процессов в цифровых информационных системах управления. Также такая задача возникает при исследованиях вопросов увеличения горизонта предсказания и минимизации погрешности прогноза. Объектом исследования являются методы параметрического прогнозирования, основанные на представлении временного ряда обобщенным многочленом по системам линейно независимых функций. Объектом исследований также являются алгоритмы прогноза, основанные на моделях авторегрессии, на моделях, воспроизводящих динамику временного ряда в форме искусственных нейронных сетей (ИНС). Целью работы является разработка алгоритмов управления, функционирования и обучения искусственной нейронной сети в матричной форме и получения алгоритма обратной подстановки, с помощью которого можно получить увеличение глубины прогноза. Используемые методы: в работе использовались методы декомпозиции эмпирических процессов, методы параметрического прогнозирования, методы нахождения оценок прогноза посредством минимизации функции потерь – квадрата нормы отклонения оценок от наблюдаемых значений временного ряда, метод обобщения алгоритма прогноза с помощью линейной модели, представленной функциональными рядами или ИНС. Научная новизна работы заключается в решении задачи прогноза, состоящей в нахождении коэффициентов модели посредством минимизации целевой функции итерационным методом путем применения рекуррентных сетей с обратными связями. Результат: результат применения разработанных алгоритмов заключается в повышении эффективности прогнозирования изменения параметров временных рядов по критериям длительности и минимизированной погрешности получения прогноза. Практическая значимость: предложенная структурная схема реализации нейросетевого прогнозирования изменений параметров временных рядов с предварительной вейвлет-обработкой обеспечивает возможность более эффективного мониторинга исследуемых процессов, например, в цифровых информационных системах управления.
    • Statement of the problem. A task of predicting change in parameters of time series is relevant for monitoring processes under investigation in digital information management systems. The task arises in questions research of increasing the forecasting horizon and minimizing forecast error. Object of research are parametric prediction methods based on the representation of the time series by a generalized polynomial in systems of linearly independent functions, the forecasting algorithms based on autoregression models on models of time series reproducing dynamics in the form of artificial neural networks (ANN) are also the object of research. The purpose of the work is development of algorithms for control, functioning and training of an artificial neural network in a matrix form and obtaining an algorithm for return substitution, with help of which it is possible to obtain an increase in the depth of the forecast. Used methods. In the work used methods of empirical processes decomposition, methods of parametric forecasting. Also in the work used method for finding forecast estimates by minimizing loss function-the square for the norm of the deviation estimates from the observed values of the time series. In the research used generalization method of the prediction algorithm using a linear model represented by functional series or ANN. The scientific novelty of the work consists in solving the prediction task, consisting in finding the model coefficients by iterative method applying recurrent networks with feedbacks for minimizing the objective function. Results. The result of application of the developed algorithm is increase efficiency of predicting change in the parameters of time series by criteria of minimized duration and error in obtaining forecast. Practical value: the proposed structural scheme for implementing neural network forecasting of changes in time series parameters with preliminary wavelet processing provides the opportunity for more effective monitoring of the studied processes, for example, in digital information management systems.
  • Ключевые слова / Key words
    • прогнозирование; параметрическое предсказание; авторегрессия; функциональный ряд; нейронная сеть; временной ряд; трехслойный персептрон прямого распространения
    • forecasting; parametric prediction; autoregression; functional series; neural network; time series; three-layer perceptron of direct propagation
  • Ссылка на статью / Reference
    • Кропотов Ю. А., Белов А. А., Проскуряков А. Ю. Прогнозирование изменений параметров временных рядов в цифровых информационно-управляющих системах // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №2. С. 1-17. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/01-Kropotov.pdf (дата обращения ).
    • Kropotov Y. A., Belov A. A., Proskuryakov A. Y. Forecasting changes in time series parameters in digital information management systems. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 2, pp. 1-17. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/01-Kropotov.pdf (accessed ) (in Russian).
Системы связи и телекоммуникации
  • Макаренко С. И.
    Перспективы и проблемные вопросы развития сетей связи специального назначения
    S. I. Makarenko
    Prospects and Problems of Development of Communication Networks of Special Purpose
  • Аннотация / Abstract
    • Актуальность. Ведущие технологически развитые страны активно развивают сети связи специального назначения (СС СН), функционирующие в интересах органов государственной власти, органов обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка. Основными мировыми тенденциями развития этих сетей является использование в них ресурсов сетей связи общего пользования (СС ОП), а также коммерческих протоколов связи. Ввиду того, что в коммерческой отрасли связи наблюдается качественный переход к новым сетевым технологиям (концепция NGN, пакетные технологии передачи, использование технологий виртуализации и др.) актуальным является анализ современного состояния СС СН, основных тенденций и проблемных аспектов их развития. Целью работы является анализ технологий и принципов построения СС СН, а также перспектив и проблемных вопросов их развития. Для анализа были использованы только открытые источники, а в качестве примеров конкретных СС СН использовались открытые данные о сетях DISN и GIG, используемых в вооруженных силах США. Результаты и их новизна. Элементом новизны работы являются выявленные общие тенденции развития и проблемные вопросы СС СН. В частности, анализ показал следующее. Современным СС СН свойственен переход к децентрализованной сетевой структуре, которая в большей степени соответствует современным требованиям к системам государственного и военного управления. Также для современных СС СН характерен переход к гибридному построению, когда отдельные сегменты СС ОП национальных и региональных операторов связи, а также сегменты глобальных сетей используются в качестве элементов транспортной инфраструктуры СС СН. Кроме того, наблюдается устойчивая тенденция отказа от использования в СС СН закрытых и специализированных протоколов связи и максимальное широкое использование в СС СН коммерческих протоколов и технологий из гражданской сферы связи и телекоммуникаций. Эти тенденции делают современные СС СН уязвимыми к атакам средств радиоэлектронного подавления и информационно-техническим воздействиям. Эти атаки могут проводиться на СС СН через сетевые сегменты общие с СС ОП, которые, как правило, подключены к глобальной информационно-телекоммуникационной сети Интернет. При этом среди коммерческих сетевых протоколов, которые получили широкое распространение в СС СН, не в полной мере отработаны механизмы защиты от таких атак, а также механизмы быстрого восстановления работоспособности. Практическая значимость. Представленный анализ будет полезен техническим специалистам для обоснования новых технологических решений в области СС СН. Кроме того, данный анализ будет полезен научным работникам и соискателям, ведущим научные исследования, для прикладного обоснования целесообразности предлагаемых ими улучшений СС СН, а также обоснования защиты СС СН от воздействий со стороны противника.
    • Relevance. The leading countries develop communication networks of a special purpose (CNSP) operating for the government, the Ministry of defence, Agency of security etc. Main trends in the development of CNSP are the use of resources of civil networks, as well as the use of commercial communication protocols. New network technologies of civil networks (NGN concept, packet transmission technology  etc.) are introduced in CNSP. Consequently, it is important to analyze the current state of CNSP, as well as trends and problems of development their. The aim of this paper is to analyze the technologies and principles of CNSP, as well as the prospects and problems of their development. The analysis is based only open sources. DISN and GIG networks are used as examples of CNSP. Results and their novelty. Elements of novelty of the paper are main trends and problems of building of CNSP. The analysis showed that modern CNSP moving to a decentralized network structure that is more in line with modern requirements to systems of state and military administration. Also, modern CNSP move to a hybrid structure where the individual segments of civil networks are used as parts of the transport infrastructure of CNSP. Commercial protocols and technologies widely used in CNSP instead specialized communication protocols too. This trends make the modern CNSP more vulnerable. Practical significance. The presented analysis is useful for technical professionals in the justification of new technological solutions in the field of CNSP. In addition, this analysis will be useful for researchers to justify as improvements CNSP and protection it.
  • Ключевые слова / Key words
    • система связи, сеть связи, сеть связи специального назначения, система связи специального назначения, сеть связи общего пользования, сетевые протоколы, система военной связи, устойчивость системы связи, радиоэлектронная борьба, информационно-техническое воздей-ствие, NGN, система управления связью
    • communication system, network communication, communication networks of a special purpose, civil network, network protocols, military communications system, sustainability communications, electron-ic warfare, information technology, NGN, control communication system
  • Ссылка на статью / Reference
    • Макаренко С. И. Перспективы и проблемные вопросы развития сетей связи специального назначения // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №2. С. 18-68. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/02-Makarenko.pdf (дата обращения ).
    • Makarenko S. I. Prospects and Problems of Development of Communication Networks of Special Purpose. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 2, pp. 18-68. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/02-Makarenko.pdf (accessed ) (in Russian).

  • Макаренко С. И.
    Описательная модель сети связи специального назначения
    S. I. Makarenko
    Descriptive Model of a Special Purpose Communication Network
  • Аннотация / Abstract
    • Актуальность. Ведущие технологически развитые страны активно развивают сети связи специального назначения (СС СН), функционирующие в интересах органов государственной власти, органов обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка. Основными мировыми тенденциями развития этих сетей является использование в них ресурсов сетей связи общего пользования (СС ОП), а также коммерческих протоколов связи. Ввиду того, что в коммерческой отрасли связи наблюдается качественный переход к новым сетевым технологиям (концепция NGN, пакетные технологии передачи, использование технологий виртуализации и др.) актуальным является анализ современного состояния СС СН, в части используемых в них технологий. Целью работы является разработка описательной модели СС СН на основе качественного анализа технологий и принципов построения СС СН. Для анализа были использованы только открытые источники. Результаты и их новизна. Элементом новизны работы являются выявленные общие технологические особенности построения СС СН. В частности, анализ показал следующее. Современным СС СН свойственен переход к децентрализованной сетевой структуре, которая в большей степени соответствует современным требованиям к системам государственного и военного управления. Также для современных СС СН характерен переход к гибридному построению, когда отдельные сегменты СС ОП национальных и региональных операторов связи, а также сегменты глобальных сетей используются в качестве элементов транспортной инфраструктуры СС СН. Кроме того, наблюдается устойчивая тенденция отказа от использования в СС СН закрытых и специализированных протоколов связи и максимально широкое использование в СС СН коммерческих протоколов и технологий из гражданской сферы связи и телекоммуникаций. Практическая значимость. Представленная в работе описательная модель будет полезна техническим специалистам для обоснования новых технологических решений в области СС СН. Кроме того, данная модель будет полезна научным работникам и соискателям, ведущим научные исследования, для прикладного обоснования целесообразности предлагаемых ими улучшений СС СН, а также обоснования защиты СС СН от воздействий со стороны противника.
    • Relevance. The leading countries develop communication networks of a special purpose (CNSP) operating for the government, the Ministry of defence, Agency of security etc. Main trends in the development of CNSP are the use of resources of civil networks, as well as the use of commercial communication protocols. New network technologies of civil networks (NGN concept, packet transmission technology etc.) are introduced in CNSP. Therefore, the analysis of the current state of CNSP and creation of its descriptive model are relevant. The aim of this paper is the development of the descriptive model of CNSP. The descriptive model of CNSP is based only open sources. Results and their novelty. New elements of the model of CNSP take into account the main trends of communication evolution, basic protocols, information technologies and network structure. The analysis showed that modern CNSP moving to a decentralized network structure that is more in line with modern requirements to netcentric systems of state and military administration. Also, modern CNSP move to a hybrid structure where the individual segments of civil networks are used as parts of the transport infrastructure of CNSP. Commercial protocols and information technologies widely used in CNSP instead specialized communication protocols too. Practical significance. The descriptive model of CNSP is presented in the paper is useful technical professionals for the justification of new technological solutions in the field of CNSP.
  • Ключевые слова / Key words
    • система связи, сеть связи, сеть связи специального назначения, система связи специального назначения, сеть связи общего пользования, сетевые протоколы, система военной связи, устойчивость системы связи, радиоэлектронная борьба, информационно-техническое воздей-ствие, NGN, система управления связью
    • communication system, network communication, communication network of special purpose, network protocols, military communications system, sustainability communications, electronic warfare, infor-mation technology, NGN, communication control system
  • Ссылка на статью / Reference
    • Макаренко С. И. Описательная модель сети связи специального назначения // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №2. С. 113-164. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/05-Makarenko.pdf (дата обращения ).
    • Makarenko S. I. Descriptive Model of a Special Purpose Communication Network. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 2, pp. 113-164. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/05-Makarenko.pdf (accessed ) (in Russian).

  • Смирнов С. В.
    Модель сети воздушной радиосвязи для управления авиацией с авиационного комплекса радиолокационного дозора и наведения
    S. V. Smirnov
    Air radio network model for AWACS-controlled aircraft
  • Аннотация / Abstract
    • Постановка задачи. Применение авиации на удаленных театрах военных действий (ТВД) сопряжено с определенными трудностями в связи с тем, что такие ТВД не оборудованы наземной инфраструктурой связи и управления. В таких случаях для управления авиации используется авиационный комплекс радиолокационного дозора и наведения (АК РЛДН). Вместе с тем, пропускной способности единой сети воздушной радиосвязи ТВД зачастую недостаточно при управлении большим количеством объектов с АК РЛДН. Это актуализирует вопросы повышения пропускной способности такой единой сети. Целью работы является разработка модели сети воздушной радиосвязи управления авиацией с АК РЛДН, в которой передача данных ведется по алгоритму случайного множественного доступа. В основу данной модели положена известная модель ненастойчивого множественного доступа. На основе данной модели предполагается провести исследование эффективной пропускной способности сети и времени передачи пакетов в ней. Используемые методы. При разработке модели использовались методы теории вероятности и теории связи. Новизна. Элементами новизны представленной модели являются учет нагрузки транзитного трафика при использовании децентрализованного принципа ретрансляции трафика в единой сети ТВД. Результат. Исследование модели показало, что транзитный трафик существенно влияет на показатели единой сети ТВД, так при возрастании количества транзитного трафика соединений эффективная пропускная способность сети повышается на 10-20%, однако это происходит за счет роста задержки пакетов в сети в 2-2,5 раза. Такой рост задержки делает актуальным разработку новых подходов по дальнейшему повышению пропускной способности сети. Практическая значимость: представленную модель в дальнейшем предполагается использовать для обоснования возможностей по повышению пропускной способности единой сети воздушной радиосвязи ТВД, за счет внедрения децентрализованного принципа маршрутизации трафика и использования Mesh-технологий.
    • Statement of the problem. Aviation of Aerospace forces Russia is used in remote theatres of combat operations which are not equipped with stationary control and communication system. For this reason the airborne warning and control system (AWACS) is used as an air command post to control the aircrafts. Purpose of paper: development and research of model radio network of control aviation from AWACS with the data transmission based on algorithm of random access. In the radio network model study an effect of transit traffic on effective network bandwidth. Methods used. Probability theory and the theory of Markov processes are used in the article for develop the radio network model. Novelty. The radio network model takes into account traffic of transition connections from other networks. The results of the study. Transit traffic significantly affects the performance of the network. The increase in the number of transit connections makes the growth of the effective bandwidth of 10-20%, and the time delay of messages in the radio network increases in 2-2.5 times. This increase in the transmission delay of messages not allows you to send traffic to sensitive delay. Practical relevance: the author proposes to use paper results for relay of traffic through the radio networks of control aviation from AWACS on based Mesh-technology.
  • Ключевые слова / Key words
    • сеть воздушной радиосвязи, ретрансляция, маршрутизация, авиация, авиационный комплекс радиолокационного дозора и наведения
    • communications network, relay traffic, routing, radio networks, AWACS
  • Ссылка на статью / Reference
    • Смирнов С. В. Модель сети воздушной радиосвязи для управления авиацией с авиационного комплекса радиолокационного дозора и наведения // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №2. С. 165-181. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/06-Smirnov.pdf (дата обращения ).
    • Smirnov S. V. Air radio network model for AWACS-controlled aircraft. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 2, pp. 165-181. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/06-Smirnov.pdf (accessed ) (in Russian).
Моделирование сложных организационно-технических систем
  • Левин В. И.
    Интервальные уравнения и моделирование неопределенных систем
    V. I. Levin
    Interval Equations and Modelling of Uncertain Systems
  • Аннотация / Abstract
    • Актуальность. При моделировании технических, экономических, социальных систем часто возникает необходимость решения уравнений с интервально-определенными параметрами (интервальные уравнения) Решение таких уравнений требует специальных методов, отличных от методов решения обычных, детерминированных уравнений. В работе предложен новый метод решения интервальных уравнений, основанный на аппарате интервальной математики. Цель. Целью работы является разработка полностью формализованного метода решения интервальных уравнений, базирующегося на упомянутом математическом аппарате. Метод. Предложенный в статье метод заключается в использовании эквивалентных преобразований обеих частей интервального уравнения по законам интервальной математики, позволяющих перейти от интервального уравнения к обычным детерминированным уравнениям и их последующему решению известными методами. Результат. Показано, что решение разнообразных интервальных уравнений можно выполнить двумя различными методами: множественным и интервальным. Выявлены различия между этими двумя методами в понятии решения уравнения, в используемом математическом аппарате, в возможности точного решения, в мощности получаемого множества решений. Приведен пример решения двумя методами интервального уравнения, используемого при расчете зоны загрязнения опасным веществом. Выводы. В статье предложен новый подход к решению интервальных уравнений, основанный на эквивалентном преобразовании уравнения по законам интервальной математики. Такое преобразование позволяет привести уравнение к детерминированному виду, что дает возможность решить его хорошо известными методами решения обычных (детерминированных) уравнений. Предложенный подход позволяет находить точное решение интервального уравнения (если оно существует) или его приближенное решение (если точного решения не существует).
    • Relevance. In the modeling of technical, economic, social systems, it is often necessary to solve equations with interval-specific parameters (interval equations). The solution of such equations requires special methods that differ from the methods for solving ordinary, deterministic equations. A new method for solving interval equations based on the apparatus of interval mathematics is proposed. Goal. The aim of the work is the development of a completely formalized method for solving interval equations based on the mathematical apparatus mentioned. Method. The method proposed in the article consists in using equivalent transformations of both parts of the interval equation according to the laws of interval mathematics that allow one to move from the interval equation to the ordinary deterministic equations and their subsequent solution by known methods. Result. It is shown that the solution of various interval equations can be performed by two different methods: multiple and interval. The differences between these two methods in the concept of solving the equation, in the mathematical apparatus used, in the possibility of an exact solution, in the power of the resulting set of solutions are revealed. An example of a solution of the interval equation used in the calculation of the zone of contamination by a dangerous substance is given by two methods. Conclusions.The paper proposes a new approach to solving interval equations based on an equivalent transformation of the equation according to the laws of interval mathematics. Such a transformation allows us to bring the equation to a deterministic form, which makes it possible to solve it by well-known methods for solving ordinary (deterministic) equations. The proposed approach allows us to find the exact solution of the interval equation (if it exists) or its approximate solution (if there is no exact solution).

  • Ключевые слова / Key words
    • интервал, интервальная функция, интервальное уравнение, множественный метод, интер-вальный метод
    • interval, interval function, interval equation, set method, interval method
  • Ссылка на статью / Reference
    • Левин В. И. Интервальные уравнения и моделирование неопределенных систем // Системы управления, связи и безопасности. 2017. №2. С. 101-112. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/04-Levin.pdf (дата обращения ).
    • Levin V. I. Interval Equations and Modelling of Uncertain Systems. Systems of Control, Communication and Security, 2017, no. 2, pp. 101-112. Available at: http://sccs.intelgr.com/archive/2017-02/04-Levin.pdf (accessed ) (in Russian).

О журнале

Выпуски журнала

Авторам

Рецензентам

Всем

Система Orphus