Журнал «Системы управления, связи и безопасности»
(Systems of Control, Communication and Security)

Журнал «Системы управления, связи и безопасности» является рецензируемым научным электронным изданием (ISSN 2410-9916). Журнал зарегистрирован как сетевое издание в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (РОСКОМНАДЗОР), свидетельство о регистрации средства массовой информации ЭЛ № ФС 77 - 61239 от 03 апреля 2015 г. Основное содержание издания представляет собой научные статьи и научные обзоры.

Учредитель журнала - ООО «Корпорация «Интел Групп» (Санкт-Петербург).

Главный редактор: Макаренко Сергей Иванович.
Адрес: 197372, Санкт-Петербург, пр. Богатырский, дом 32, корпус 1 лит. А, помещение 6Н.
E-mail: sccs@intelgr.com
Телефон: +7 (931) 579-10-59.

Информация предназначена для детей старше 12 лет.

Преимущества журнала:

• С 2017 года журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, рекомендованный ВАК по следующим группам специальностей: 05.12.00, 05.13.00, 20.00.00. Точный перечень научных специальностей, которые соответствуют тематике журнала можно посмотреть здесь;
• журнал является высоко цитируемым изданием и в соответствии с рейтингом Sсince Index от РИНЦ за 2020 год занимает среди российских периодических научных изданий:
  - 1-е место по тематике "Связь",
  - 1-е место по тематике "Военное дело",
  - 1-е место по тематике "Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства";
• объем статьи - до 50 страниц, количество цитируемых источников - без ограничений;
• для высокоцитируемых авторов - публикация бесплатна (подробно о стоимости здесь);
• публикация статей в открытом доступе с одновременной передачей полных текстов статей в наукометрические базы учета цитирования;
• относительно короткие сроки обработки статьи: начальное оценивание научного уровня статьи и ее соответствия тематике журнала – 2-3 дня; рецензирование – в среднем 10 дней; публикация статьи и формирование выходных данных – в среднем 32 дня.

Периодичность выхода журнала 6 номеров в год.
Публикация в журнале является научным печатным трудом.

№ 2 2022

Номер формируется. Ждем ваши статьи.

• Иванов С. В.
  Методика построения субоптимальных маршрутов для группы беспилотных летательных аппаратов на основе биоинспирированных алгоритмов при наличии препятствий
  S. V. Ivanov
  A method for constructing suboptimal routes for a group of unmanned aerial vehicles based on bioinspired algorithms in the presence of obstacles
• Аннотация / Abstract
  • Постановка задачи: Применение различных алгоритмов решения задачи коммивояжера, таких как метод ветвей и границ, генетический алгоритм, алгоритм имитации отжига, жадный алгоритм, зачастую не учитывают реальных возможностей вычислительных машин, способных их реализовать. Повышенные требования предъявляются к бортовым вычислителям беспилотных летательных аппаратов (БЛА), осуществляющих специфические задачи в условиях неблагоприятной внешней среды. Увеличивать возможности бортового вычислителя до варианта электронной вычислительной машины, реализующего функции расчета на «земле», не представляется, в настоящее время, возможным из-за ограничений, связанных с массово-габаритными показателями аппарата. Поэтому вопросы синтеза алгоритмов оптимизации с целью удовлетворения требований к аппаратно-программной части беспилотного летательного аппарата военного назначения остаются самостоятельной проблемой. Целью работы является построение алгоритма решения задачи коммивояжера, основанного на совместном использовании муравьиного и генетического алгоритмов, что позволит реализовать вычислительные процедуры алгоритмов решения различных специальных задач, требующие от вычислителя больших объемов памяти и высокой скорости обработки информации. Используемые методы: для решения задачи поиска целевых объектов противника в условиях неблагоприятных действий внешней среды наиболее подходящими по своей вычислительной сложности, оптимальному времени на поиск, и отвечающими требованиям бортовых вычислителей, являются муравьиный и генетический алгоритмы. В качестве критериев оптимизации решаемой задачи в работе предлагается использовать максимизацию количества точек в маршруте и минимизацию времени их облета БЛА. Новизна: элементами новизны представленной работы являются с одной стороны, применение комплексного критерия, включающего в себя минимизацию времени решения задачи и максимизацию количества точек облета маршрута, а с другой стороны, построение процедуры итерактивного исключения «подциклов», входящих в структуру алгоритма, что позволяет разрешить NP-сложность решения такого типа задач за полиномиальное время. Результат: использование представленного алгоритма поиска субоптимального решения задачи коммивояжера с учетом приоритета целей, неравнозначности точек облета и, возникающих на пути препятствий, в условиях дестабилизирующих воздействий противника позволило обеспечить требуемые вычислительные возможности бортового вычислителя БЛА при максимальном покрытии зоны облета. Предложена процедура сужения полного множества оптимальных маршрутов облета неравноценных точек до парето-оптимального множества. Разработанные программы на языке C++, и построенная информационно-вычислительная система с визуальным интерфейсом позволили провести оценку сложности алгоритмов. Комплексирование методов имитации отжига, муравьиного алгоритма с генетическим алгоритмом для решения поставленной задачи позволило снизить время работы алгоритма на 13% по сравнению с методом ветвей и границ. Практическая значимость: выполненные в работе исследования показали, что предложенный алгоритм может быть реализован в виде программы, записанной в память современного бортового спецвычислителя БЛА, что позволит осуществлять автономный полет группой БЛА на больших территориях и охватывать более 66 точек облета.
  • Purpose. The use of various algorithms for solving the traveling salesman problem, such as the method of branches and boundaries, genetic algorithm, simulated annealing algorithm, greedy algorithm, often do not take into account the real capabilities of computers capable of implementing them. Increased requirements are imposed on on-board computers of unmanned aerial vehicles (UAVs) performing specific tasks in an unfavorable external environment. It is not currently possible to increase the capabilities of the on-board computer to a computer variant that implements the calculation functions on the "Ground" due to the limitations associated with the mass-dimensional characteristics of the device. Therefore, the issues of synthesis of existing optimization algorithms in order to meet the requirements for the hardware and software of an unmanned aerial vehicle remain an independent problem. The aim of the work is to build an algorithm for solving the traveling salesman problem based on the combined use of ant and genetic algorithms, which will allow implementing computational procedures for algorithms for solving various special tasks that require large amounts of memory and high information processing speed from the computer. Methods: to solve the problem of searching for enemy targets in the conditions of unfavorable actions of the external environment, the most suitable in terms of computational complexity, optimal search time and meeting the requirements of on-board computers are ant and genetic algorithms. As criteria for optimizing the problem being solved, it is proposed to use maximizing the number of points in the route and minimizing the time of their flight by an unmanned aerial vehicle. Novelty. The novelty elements of the presented work are, on the one hand, the application of a complex criterion, which includes minimizing the time of solving the problem and maximizing the number of points of flight of the route, and on the other hand, the construction of a procedure for iterative elimination of "subcycles" included in the structure of the algorithm, which allows to solve the NP-complexity of solving this type of problems in polynomial time. Results. The use of the presented algorithm for searching for a suboptimal solution to the traveling salesman problem, taking into account the priority of targets, the disparity of flyover points and obstacles arising on the way, under the influence of electronic warfare and enemy air defense, made it possible to provide the required computing capabilities of the onboard computer with maximum coverage of the flyover zone. A procedure is proposed for narrowing the complete set of optimal flyby routes of unequal points to a Pareto-optimal set. The developed program codes in the C++ language, and the built information and computing system. Practical relevance. the research carried out in the work has shown that such an algorithm can be implemented in the form of a program recorded in the memory card of an onboard modern special calculator of an unmanned aerial vehicle, which will allow autonomous flight by a group of UAVs over large territories and cover more than 66 points of flight.
• Ключевые слова / Key words
  • группа беспилотных летательных аппаратов, метод имитации отжига, генетический алгоритм, задача коммивояжера, муравьиный алгоритм, система поддержки принятия решений, вычислительная сложность
  • UAV group, annealing simulation method, genetic algorithm, traveling salesman problem, ant algorithm, decision support system, computational complexity
• Ссылка на статью / Reference
  • Иванов С. В. Методика построения субоптимальных маршрутов для группы беспилотных летательных аппаратов на основе биоинспирированных алгоритмов при наличии препятствий // Системы управления, связи и безопасности. 2022. № 2. С. 1-23. DOI: 10.24412/2410-9916-2022-2-1-23.
  • Ivanov S. V. A method for constructing suboptimal routes for a group of unmanned aerial vehicles based on bioinspired algorithms in the presence of obstacles. Systems of Control, Communication and Security, 2022, no. 2, pp. 1-23. DOI: 10.24412/2410-9916-2022-2-1-23 (in Russian).

• Пашинцев В. П., Гринев Е. М., Коваль С. А., Скорик А. Д.
  Методика определения частотной зависимости напряженности поля помех и надежности декаметровой связи в различные сезоны года
  V. P. Pashintsev, E. M. Grinev, S. A. Koval, A. D. Skorik
  Method for determining the frequency dependence of the strength of the interference field and the reliability of decameter communication in different seasons of the year
• Аннотация / Abstract
  • Постановка задачи: известно, что случайные изменения мощности внешних помех в декаметровом диапазоне волн существенно снижают надежность (вероятность обеспечения связи с достоверностью не хуже заданной) радиосвязи. Для поддержания надежности связи требуется своевременная смена рабочих частот. Надежность связи определяется средним (медианным) значением отношения сигнал/помеха на входе приемника, которое, в свою очередь, зависит от среднего значения суммарной напряженности поля помех различных источников. При расчете надежности связи в декаметровом диапазоне волн обычно учитывают максимальное значение суммарной напряженности поля помех, которое наблюдается в летнее время года. Для объективного расчета надежности декаметровой связи необходимо учитывать зависимости медианного значения суммарной напряженности поля помех от выбора рабочей частоты для других сезонов (зимнего, весеннего и осеннего). Целью работы является разработка методики определения зависимости среднего значения суммарной напряженности поля помех от выбора рабочей частоты в различные сезоны года, и оценка её влияния на надежность декаметровой радиосвязи. Новизна заключается в теоретическом обобщении методик определения частотной зависимости суммарной напряженности поля помех от различных источников (атмосферных, промышленных, галактических) и надежности связи в различные сезоны года. Результат: разработана методика определения суммарной напряженности поля помех в зависимости от выбора рабочей частоты в различные сезоны года для оценки их влияния на надежность декаметровой связи. Практическая значимость: частотные зависимости медианного значения суммарной напряженности поля помех в зимний, весенний и осенний сезоны практически одинаковы и в среднем на 8 дБ меньше по сравнению с летним периодом (максимальная разница составляет 9,5 дБ). Уменьшение суммарной напряженности поля помех в осенне-зимний и весенний сезоны обуславливает увеличение надежности декаметровой связи до 4 % по сравнению с известной методикой расчета для летнего периода.
  • Problem statement: it is known that random changes in the power of external interference in the decameter wave range, they significantly reduce the reliability (the probability of providing communication with a reliability no worse than a given one) of radio communication. To maintain communication reliability, a timely change of operating frequencies is required. Communication reliability is determined by the average (median) value of the signal-to-noise ratio at the receiver input, which, in turn, depends from the average value of the total strength of the interference field of various sources. When calculating the reliability of communication in the decameter wave range, the maximum value of the total interference field strength, which is observed in the summer, is usually taken into account. For an objective calculation of the decameter communication reliability, it is necessary to take into account the dependence of the median value of the total interference field strength on the choice of the operating frequency for other seasons (winter, spring and autumn). The aim of the work is to develop a methodology for determining the dependence of the average value of the total interference field strength on the choice of operating frequency in different seasons of the year and to assess its impact on the reliability of decameter radio communications. The novelty lies in the theoretical generalization of methods for determining the frequency dependence of the total strength of the interference field from various sources (atmospheric, industrial, galactic) and the reliability of communication in different seasons of the year. Result: a method has been developed for determining the total strength of the interference field depending on the choice of operating frequency in different seasons of the year to assess their impact on the reliability of decameter communication. Practical significance: the frequency dependences of the median value of the total interference field strength in the winter, spring and autumn seasons are almost the same and on average 8 dB less compared to the summer period (the maximum difference is 9.5 dB). The decrease in the total strength of the interference field in the autumn-winter and spring seasons causes an increase in the reliability of decameter communication by up to 4 % compared to the known calculation method for the summer period.
• Ключевые слова / Key words
  • декаметровая радиолиния, надежность связи, атмосферные помехи, промышленные шумы, галактические шумы, напряженность поля помех, стандартное отклонение, коэффициент внешнего шума
  • decameter radio link, communication reliability, atmospheric interference, industrial noise, galactic noise, interference field strength, standard deviation, external noise factor
• Ссылка на статью / Reference
  • Пашинцев В. П., Гринев Е. М., Коваль С. А., Скорик А. Д. Методика определения частотной зависимости напряженности поля помех и надежности декаметровой связи в различные сезоны года // Системы управления, связи и безопасности. 2022. № 2. С. 61-79. DOI: 10.24412/2410-9916-2022-2-61-79.
  • Pashintsev V. P., Grinev E. M., Koval S. A., Skorik A. D. Method for determining the frequency dependence of the strength of the interference field and the reliability of decameter communication in different seasons of the year. Systems of Control, Communication and Security, 2022, no. 2, pp. 61-79. DOI: 10.24412/2410-9916-2022-2-61-79 (in Russian).

---

• Лянгузов Д. А.
  Низкопрофильная антенна с изменяемой диаграммой направленности
  D. A. Lyanguzov
  Low Profile Variable Beam Antenna
• Аннотация / Abstract
  • Постановка задачи: для обеспечения связи с летательными аппаратами одно из основных требований к характеристике антенного устройства есть круговая диаграмма направленности, либо возможность управления её формой для «сопровождения» движущегося объекта. К средству специальной радиосвязи, как к объекту системы управления в целом, предъявляется требование минимума демаскирующих признаков. Характеристики существующих антенных устройств не в полной мере соответствуют требованию по наличию круговой диаграммы направленности вследствие наличия искажений, обусловленных дифракцией радиоволн на углах корпуса объекта, а внешний вид существующих антенн является демаскирующим признаком. Целью работы является разработка малозаметной низкопрофильной антенны с круговой и (или) с управляемой диаграммой направленности, применение которой повышает помехоустойчивость радиоканала за счёт более эффективного использования энергетического ресурса, по сравнению с существующими антеннами, а также увеличивает мобильность станции за счет сокращения габаритных размеров подвижного объекта радиосвязи. Используемые методы: решение задачи определения электрических характеристик направленности разрабатываемой антенны основано на применении двух численных методов электродинамики: метода конечных элементов и метода конечных разностей во временной области. Проведены натурные измерения характеристик антенны на изготовленном масштабном прототипе. В качестве критерия применимости антенны выбраны форма диаграммы направленности в дальней зоне и значения коэффициента стоячей волны для метровых волн. Управляемыми параметрами антенны являлись положение точки питания и расстояние между емкостными вставками. Новизна: элементом новизны предлагаемой антенны является наличие ёмкостных вставок между излучающими элементами антенны и корпусом объекта, представляющими собой сосредоточенную ёмкость. Данная конструктивная особенность позволяет компенсировать искажения формы диаграммы направленности, обусловленные «затеканием» токов проводимости на корпус объекта, на котором расположена антенна, и управлять направленностью антенны с помощью изменения положения точки питания. Результат: рассчитанные с помощью численных методов значения коэффициента стоячей волны и характеристики направленности антенны позволяют использовать представленное решение для компенсации искажения диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости, а также демонстрируют возможность управления характеристикой направленности излучателя, что позволяет повысить энергетическую эффективность и, как следствие, помехоустойчивость радиоканала в движении. Практическая значимость: представленную конструкцию предлагается реализовать в виде крышевого антенного устройства на радиостанции специального назначения вместо существующих УКВ-антенн. Такая конструкция является низкопрофильной, механически прочной, также она не выступает за пределы корпуса транспортной базы, что повышает скрытность объекта.
  • Purpose. To ensure communication with aircraft, one of the main requirements for the characteristics of an antenna device is a circular radiation pattern, or the ability to control its shape to "accompany" a moving object. A special radio communication facility, as an object of the control system as a whole, is required to have a minimum of unmasking features. The characteristics of existing antenna devices do not fully comply with the requirement for the presence of a circular radiation pattern due to the presence of distortions caused by the diffraction of radio waves at the corners of the body of the object, and the appearance of existing antennas is a unmasking sign. The aim of the work is the development of an inconspicuous low-profile antenna with a circular and (or) controllable radiation pattern, the use of which increases the noise immunity of the radio channel due to more efficient use of the energy resource, compared with existing antennas, and also increases the mobility of the station by reducing the overall dimensions of a mobile radio communication object. Methods. The solution of the problem of determining the electrical characteristics of the directivity of the developed antenna is based on the use of two numerical methods of electrodynamics: the finite element method and the finite difference method in the time domain. Field measurements of the characteristics of the antenna were carried out on a manufactured large-scale prototype. As a criterion for the applicability of the antenna, the shape of the radiation pattern in the far zone and the values of the standing wave coefficient for meter waves are chosen. The controlled parameters of the antenna were the position of the feed point and the distance between the capacitive inserts. The element of novelty of the proposed antenna is the presence of capacitive inserts between the radiating elements of the antenna and the body of the object, which are a concentrated capacitance. This design feature makes it possible to compensate for distortions in the shape of the radiation pattern caused by the "leakage" of conduction currents on the body of the object on which the antenna is located, and to control the directivity of the antenna by changing the position of the feed point. Results. The values of the standing wave coefficient and the directivity of the antenna calculated using numerical methods make it possible to use the presented solution to compensate for the distortion of the antenna radiation pattern in the horizontal plane, and also demonstrate the possibility of controlling the directivity of the radiator, which makes it possible to increase the energy efficiency and, as a result, noise immunity of the radio channel in motion. .Practical relevance. The presented design is proposed to be implemented in the form of a rooftop antenna device at a special-purpose radio station instead of existing VHF antennas. This design is low-profile, mechanically strong, and it does not protrude beyond the body of the transport base, which increases the stealth of the object.
• Ключевые слова / Key words
  • полосковая антенна, численные методы электродинамики, управление электрическими характеристиками антенн, подвижный объект
  • strip antennas, numerical methods of electrodynamics, control of electrical characteristics of antennas, moving object
• Ссылка на статью / Reference
  • Лянгузов Д. А. Низкопрофильная антенна с изменяемой диаграммой направленности // Системы управления, связи и безопасности. 2022. № 2. С. 80-91. DOI: 10.24412/2410-9916-2022-2-80-91.
  • Lyanguzov D. A. Low Profile Variable Beam Antenna. Systems of Control, Communication and Security, 2022, no. 2, pp. 80-91. DOI: 10.24412/2410-9916-2022-2-80-91 (in Russian).

• Куркова О. П.
  Численное компьютерное моделирование динамики изменений напряженно-деформируемых состояний как инструмент формирования исходных данных для создания системы мониторинга судового руля
  O. P. Kurkova
  Numerical computer simulation of the dynamics of changes in stress-strain states as a tool for generating initial data for creating a ship rudder monitoring system
• Аннотация / Abstract
  • Постановка проблемы и частной задачи:от состояния судового руля зависят маневренность судна, безопасность и эффективность его эксплуатации. Задача постоянного оперативного контроля состояния руля (особенно важно для судов ледовых классов) решается путем создания систем real-time мониторинга. Технические возможности средства измерений, входящих в состав систем мониторинга, должны соответствовать характеру физических процессов, сопровождающих изменения состояний конструкции руля при воздействии внешних факторов. Несоответствие будет являться причиной недостоверности данных мониторинга, ошибочных решений экипажа и опасных ситуаций при управлении судном. Первостепенной задачей при создании систем мониторинга является определение требований к средствам измерений, которая содержит большое количество неопределенностей ввиду стохастического характера внешних ледовых и гидравлических воздействий на перо руля. Инструментом решения данной проблемы может быть компьютерное моделирование динамики изменения напряженно-деформируемого состояния (НДС) основных конструктивных элементов руля. Целью исследований являлась формирование исходных данных для установления требований к средствам измерений системы мониторинга путем моделирования НДС конструктивных элементов судового руля. Используемые методы и технологии: для достижения поставленной цели использован метод конечно-элементного моделирования с использованием программной платформы «Comsol Multiphysics 5.0» и среды «Simulink». Новизна результата: результатами исследований, обладающими научно-технической новизной, являются: технология мониторинга судового руля, основанная на способе диагностики его состояния по параметрам НДС корпуса подшипника и колебаний головки баллера; массив исходных данных для выработки требований к средствам измерений в виде зависимостей параметров НДС корпуса подшипника от нагрузок, испытываемых пером руля, и величины зазора в трибосопряжении подшипника баллера; описательная модель параметрических взаимосвязей между состоянием рулевого устройства и режимами движения судна. Практическая значимость: результаты исследований были использованы при создании опытного образца автоматизированной системы real-time мониторинга судового руля; предложенная технология мониторинга и методический подход к формированию требований к средствам измерений с использованием инструментов компьютерного моделирования являются универсальными и могут использоваться при создании систем мониторинга рулевых устройств на любых судах; описательна модель параметрических взаимосвязей между состоянием рулевого устройства и режимами движения судна может служить основанием для включения системы мониторинга состояний судовых рулей в составе комплексных интеллектуальных систем поддержки принятия решений Судоводителя в качестве одной из подсистем.
  • Problem statement and specific task: The maneuverability of the vessel, safety and efficiency of its operation depend on the condition of the ship's rudder. The task of constant operational control of the rudder condition (especially important for ice-class vessels) is solved by creating real-time monitoring systems. The technical capabilities of the measuring instruments included in the monitoring systems should correspond to the nature of the physical processes accompanying changes in the state of the steering wheel structure under the influence of external factors. The discrepancy will cause unreliability of monitoring data, erroneous decisions of the crew and dangerous situations when operating the vessel. The primary task in creating monitoring systems is to determine the requirements for measuring instruments, which contains a large number of uncertainties due to the stochastic nature of external ice and hydraulic impacts on the steering wheel. A computer simulation of the dynamics of changes in the stress-strain state of the main structural elements of the steering wheel can be a tool for solving this problem. The aim of the research was formation of initial data for establishing requirements for measuring instruments of the monitoring system by modeling the stress-strain state of structural elements of the ship's rudder. Methods and technologies used: to achieve this goal, the method of finite element modeling using the software platform "Comsol Multiphysics 5.0" with the software environment "Simulink" was used. Novelty of the result: the results of the research, which have scientific and technical novelty, are: the technology of monitoring the ship's rudder, based on the method of diagnosing its condition according to the parameters of the stress-strain state of the bearing housing and the oscillations of the baller head; an array of initial data for developing requirements for measuring instruments in the form of dependencies of the parameters of the stress-strain state of the bearing housing on the loads experienced by the rudder pen, and the size of the gap in the tribo-coupling baller bearing; descriptive model of parametric relationships between the state of the steering device and the modes of movement of the vessel. Practical significance: the results of the research were used to create a prototype of an automated system for real-time monitoring of the ship's rudder; the proposed monitoring technology and methodological approach to the formation of requirements for measuring instruments using computer modeling tools are universal and can be used to create systems for monitoring steering devices on any ships; a descriptive model of parametric interactions between the state of the steering device and the ship's movement modes can serve as a basis for including a system for monitoring the state of ship's rudders as part of integrated intelligent decision support systems of the Boatmaster as one of the subsystems.
• Ключевые слова / Key words
  • судовой руль, подшипник, баллер, мониторинг, деформации, напряжения, ледовые воздействия, гидравлические воздействия, колебания, удар, тензорезистор, акселерометр, преобразователь
  • ship rudder, bearing, baller, monitoring, deformations, stresses, ice impacts, hydraulic impacts, vibrations, shock, strain gauge, accelerometer, converter
• Ссылка на статью / Reference
  • Куркова О. П. Численное компьютерное моделирование динамики изменений напряженно-деформируемых состояний как инструмент формирования исходных данных для создания системы мониторинга судового руля // Системы управления, связи и безопасности. 2022. № 2. С. 24-60. DOI: 10.24412/2410-9916-2022-2-24-60.
  • Kurkova O. P. Numerical computer simulation of the dynamics of changes in stress-strain states as a tool for generating initial data for creating a ship rudder monitoring system. Systems of Control, Communication and Security, 2022, no. 2, pp. 24-60. DOI: 10.24412/2410-9916-2022-2-24-60 (in Russian).