№ 1 2023

Номер сформирован 27 марта 2023 г.
Данные в РИНЦ переданы 28 марта 2023 г.

• Михайлов Р. Л., Вещагин А. В., Ганиев А. Н., Кузнецов Н. П.
  Динамическая координация подсистем информационно-телекоммуникационной системы специального назначения в условиях информационного конфликта: метод развязывания взаимодействий
  R. L. Mikhailov, A. V. Veshchagin, A. N. Ganiev, N. P. Kuznetsov
  Dynamic coordination of infocommunication system of special purpose subsystems in information conflict: uncoupling method
• Аннотация / Abstract
  • Постановка задачи: активное использование информационной сферы в ходе конфликтов в специальной сфере актуализирует вопросы повышения эффективности использования соответствующих информационно-телекоммуникационных систем в интересах обеспечения информационного превосходства. Общая гипотеза исследования состоит в том, что данное повышение обеспечивается посредством реализации механизмов динамической координации подсистем наблюдения и воздействия в составе информационно-телекоммуникационной системы специального назначения за счет получения синергетического эффекта, что обеспечит достижение информационного превосходства в информационном конфликте. Целью работы является разработка метода развязывания взаимодействий при динамической координации подсистем наблюдения и воздействия в составе информационно-телекоммуникационной системы специального назначения в ходе информационного конфликта. Используемые методы: элементы теории координации и теории управления. Новизна: элементами новизны представленного метода являются учет динамики изменения условий протекания информационного конфликта во времени посредством введения множества моментов времени в цикле управления основными (базовыми) силам и средствами, в которые осуществляется распределение или перераспределение устройств телекоммуникаций стороны 2 между подсистемами наблюдения и воздействия стороны 1, а также формализация допустимых стратегий распределения устройств телекоммуникаций с учетом необходимых и достаточных условий оптимальности управления. Результат: использование разработанного метода позволяет реализовать механизм динамической координации подсистем наблюдения и воздействия в составе информационно-телекоммуникационной системы специального назначения. Практическая значимость: использование разработанного метода в качестве общего теоретического подхода при решении задач динамической координации подсистем наблюдения и воздействия позволяет сформировать две частные методики, которые отражают частные условия его применения, а именно наличие или отсутствие информации о характеристиках устройств телекоммуникаций противостоящей стороны.
  • Relevance. The active use of the information during conflicts in a special sphere actualizes the issues of increasing the efficiency of the use of the relevant infocommunication systems in the interests of ensuring information superiority. The general hypothesis of the study is that this increase is provided through the implementation of the mechanisms of dynamic coordination of monitoring and impact subsystems as part of a infocommunication system of special-purpose due to a synergistic effect, which will ensure the achievement of information superiority in the information conflict The aim of this paper is the development the uncoupling method of dynamic coordination of monitoring and impact subsystems as part of a infocommunication system of special-purpose during an information conflict. Methods. Elements of coordination theory and control theory. Novelty. The elements of novelty of the presented method are taking into account the dynamics of changes in the conditions of the information conflict in time by introducing a set of time points in the control cycle of the main (basic) forces and means, in which the distribution or redistribution of telecommunications devices of side 2 is carried out between monitoring and impact subsystems of side 1, as well as formalization of admissible strategies for the distribution of telecommunications devices, taking into account the necessary and sufficient conditions for the optimality of control. Result. The use of the developed method makes it possible to implement the mechanism of dynamic coordination of monitoring and impact subsystems as part infocommunication system of a special-purpose. Practical significance. the use of the developed method as a general theoretical approach in solving the problems of dynamic coordination of monitoring and impact subsystems makes it possible to form two particular methodics that reflect the particular conditions for its application, namely the presence or absence of information about the characteristics of the opposing side's telecommunications devices.
• Ключевые слова / Key words
  • информационно-телекоммуникационная система специального назначения информационный конфликт, подсистема наблюдения, подсистема воздействия, координация
  • infocommunication system of special purpose, information conflict, monitoring subsystem, impact subsystem, coordination
• Ссылка на статью / Reference
  • Михайлов Р. Л., Вещагин А. В., Ганиев А. Н., Кузнецов Н. П. Динамическая координация подсистем информационно-телекоммуникационной системы специального назначения в условиях информационного конфликта: метод развязывания взаимодействий // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 1. С. 244-275. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-244-275.
  • Mikhailov R. L., Veshchagin A. V., Ganiev A. N., Kuznetsov N. P. Dynamic coordination of infocommunication system of special purpose subsystems in information conflict: uncoupling method. Systems of Control, Communication and Security, 2023, no. 1, pp. 244-275. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-244-275 (in Russian).

• Гончаренко В. И., Клецков Д. А., Серкин Ф. Б., Шевцов В. А.
  Использование свойств циклостационарности информационных радиосигналов для слепого обнаружения высокоскоростных беспроводных каналов передачи информации
  V. I. Goncharenko, D .A. Kletskov, F. B. Serkin, V. A. Shevtsov
  Using the properties of cyclostationarity of information radio signals for blind detection of high-speed wireless information transmission channels
• Аннотация / Abstract
  • Постановка задачи: в настоящее время актуальной задачей является разработка методов по оценке состояния радиоэфира с целью идентификации радиосигналов различных систем беспроводной связи. Эффективным средством решения данной задачи являются алгоритмы «слепого» обнаружения радиосигналов и оценки их параметров для идентификации систем беспроводной связи. Известно, что информационные сигналы подобных систем связи также могут рассматриваться как некоторый класс нестационарных сигналов – циклостационираные сигналы. Для таких сигналов эффективным средством идентификации может служить циклический спектральный анализ. В данной статье предлагается использовать аппарат циклического спектрального анализа для идентификации описанных сигналов. Целью работы является разработка метода «слепого» обнаружения сигналов радиосистем с высокой пропускной способностью на основе теории циклостационарности информационных радиосигналов с использованием аппарата циклического спектрального анализа. Используемые методы: решение задачи основано на теории циклического спектрального анализа, разработанного Гарднером и др. в конце 20 века и исследованного более детально в работах Энтони. Новизна: элементами новизны предложенного решения является комплексирование методов слепого обнаружения радиосигналов и теории циклического спектрального анализа применительно к сигналам высокоскоростных радиосистем, использующих прямое расширение спектра и расширение спектра методом последовательно перестраиваемой рабочей частоты. Результат: применение теории циклостационарности к методам слепого обнаружения показало свою потенциальную эффективность. По результатам моделирования получено, что рассматриваемая система радиосвязи с прямым расширением спектра успешно идентифицируется при таких отношениях сигнал/шум, при которых обеспечивается работоспособность самой системы связи. Практическая значимость: представленные алгоритмы могут быть применены на практике для решения задач идентификации и оценки параметров радиосигналов высокоскоростных систем беспроводной связи.
  • Purpose: currently, an urgent task is to develop methods for assessing the state of the radio air in order to identify the radio signals of various wireless communication systems. Algorithms for "blind" detection of radio signals and estimation of their parameters for the identification of wireless communication systems are an effective tool for solving this problem. It is known that information signals of such communication systems can also be considered as a certain class of non-stationary signals - cyclostationary signals. For such signals, cyclic spectral analysis can serve as an effective means of identification. This article proposes to use the apparatus of cyclic spectral analysis to identify the described signals. The aim of the work is to develop an algorithm for the «blind» detection of signals from high-capacity radio systems based on the theory of cyclostationarity of information radio signals using the apparatus of cyclic spectral analysis. Methods: the solution to the problem is based on the theory of cyclic spectral analysis developed by Gardner et al. at the end of the 20th century and studied in more detail in the works of Anthony. Novelty: The novelty of the proposed solution is the combination of methods of blind detection of radio signals and the theory of cyclic spectral analysis in relation to the signals of high-speed radio systems using direct spread spectrum and spread spectrum using the sequentially tunable operating frequency method. Result: the application of the theory of cyclostationarity to blind detection methods has shown its potential effectiveness. Based on the simulation results, it can be seen that the considered direct spread radio communication system is successfully identified at such signal-to-noise ratios that ensure the operability of the communication system itself. Practical significance: the presented algorithms can be applied in practice to solve the problems of identifying and estimating the parameters of radio signals of high-speed wireless communication systems.
• Ключевые слова / Key words
  • циклостационарные сигналы, циклический спектральный анализ, прямое расширение спектра, последовательная перестройка рабочей частоты, слепое обнаружение сигналов
  • cyclostationary signals, cyclic spectral analysis, direct spectrum spreading, sequential tuning of the operating frequency, blind detection of signals
• Ссылка на статью / Reference
  • Гончаренко В. И., Клецков Д. А., Серкин Ф. Б., Шевцов В. А. Использование свойств циклостационарности информационных радиосигналов для слепого обнаружения высокоскоростных беспроводных каналов передачи информации // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 1. С. 110-124. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-110-124.
  • Goncharenko V. I., Kletskov D. A., Serkin F. B., Shevtsov V. A. Using the properties of cyclostationarity of information radio signals for blind detection of high-speed wireless information transmission channels. Systems of Control, Communication and Security, 2023, no. 1, pp. 110-124. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-110-124 (in Russian).

• Перегудов М. А.
  Вероятностная модель функционирования канального уровня сети цифровой радиосвязи в условиях деструктивных воздействий
  M. A. Peregudov
  The probabilistic model of the functioning data link layer digital radio networks
• Аннотация / Abstract
  • Постановка задачи: Наличие деструктивных воздействий на канальном уровне сети цифровой радиосвязи актуализирует вопросы оценки эффективности его функционирования. Известные модели синхронизации, случайного множественного доступа к среде, зарезервированного доступа к среде и управления мощностью передатчика элемента сети цифровой радиосвязи являются частными моделями функционирования канального уровня такой сети и не позволяют интегрально оценить негативный вклад деструктивных воздействий. Целью работы является оценка эффективности функционирования канального уровня сети цифровой радиосвязи при ее эксплуатации в условиях деструктивных воздействий. Используемые методы: Решение задачи оценки эффективности функционирования канального уровня сети цифровой радиосвязи основано на использовании цепи Маркова теории массового обслуживания, в которой состояния определяют уровни обслуживания элемента такой сети, а переходы – совокупность независимых событий, определяющих возможности синхронизации ведомых элементов с ведущим элементом сети цифровой радиосвязи, их энергетической доступности и успешной передачи кадров данных. Новизна: Для достижения поставленной цели разработана аналитическая модель канального уровня сети цифровой радиосвязи, а также с использованием полученной модели – методика оценки эффективности функционирования канального уровня такой сети. Предлагается при оценке эффективности функционирования канального уровня сети цифровой радиосвязи учесть взаимоувязанные процессы синхронизации, случайного множественного доступа к среде, зарезервированного доступа к среде и управления мощностью передатчика элемента сети цифровой радиосвязи, протекающие в условиях деструктивных воздействий. Результат: Проведенное моделирование показало, что в сети цифровой радиосвязи установление и проведение сеанса связи даже при условии отсутствия деструктивного воздействия затрудненно, незначительное такое воздействие способно вывести из строя целую сеть. При этом резкое снижение эффективности функционирования канального уровня свидетельствовало о наличии деструктивного воздействия в сети цифровой радиосвязи. Практическая значимость: модель применима при проектировании сетей цифровой радиосвязи, при их оптимизации в ходе эксплуатации и при обнаружении деструктивных воздействий. Программную реализацию методики предлагается включить в состав существующего программного комплекса диагностирования сетей цифровой радиосвязи.
  • Problem statement. The presence of destructive impacts at the digital radio network data link layer actualize the issues of evaluating its functioning effectiveness. The well-known synchronization, random multiple access to the medium, reserved access to the medium and power control of the transmitter subscriber terminal models are private models of the functioning data link layer digital radio networks and do not allow an integrated assessment at the destructive impact contribution. The goal of the paper is evaluation of the effectiveness of the data link layer of digital radio networks in their operation under conditions of destructive impacts. Methods. The data link layer digital radio network assessing functioning effectiveness problem solution is based on the queuing theory Markov chain using. Markov chain states determine subscriber terminal service levels. Markov chain transitions determine the totality of independent events that determine the ability to synchronize such terminals with a means of switching and control, their energy availability and successful transmission of data packets. Novelty. To achieve this goal, an analytical model of the data link layer of digital radio networks has been developed, as well as a method for evaluating the effectiveness of the data link layer of such networks using the resulting model. In assessing the data link layer digital radio network functioning effectiveness is proposed to take into account the interconnected processes of synchronization, random multiple access to the medium, reserved access to the medium and power control of the transmitter of the subscriber terminal, occurring under the destructive impact conditions. Results. The simulation showed that in digital radio networks the establishment and conduct of a communication session is difficult even if there is no destructive impact. Insignificant destructive impact can disable the whole network. At the same time a sharp decrease in the data link layer operational efficiency indicated the presence of a destructive impact in the digital radio network. Practical relevance. The model is applicable in the design of digital radio networks, during their optimization during operation and in the destructive impact detection. The software implementation of the method is proposed to be included in the existing software package for diagnosing digital radio networks.
• Ключевые слова / Key words
  • сеть цифровой радиосвязи, канальный уровень, функционирование, синхронизация, случайный доступ, зарезервированный доступ, управление мощностью, деструктивное воздействие
  • Digital Radio Network, Data Link Layer, Functioning, Synchronization, Random Access, Reserved Access, Power Control, Destructive Impact
• Ссылка на статью / Reference
  • Перегудов М. А. Вероятностная модель функционирования канального уровня сети цифровой радиосвязи в условиях деструктивных воздействий // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 1. С. 64-89. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-64-89.
  • Peregudov M. A. The probabilistic model of the functioning data link layer digital radio networks. Systems of Control, Communication and Security, 2023, no. 1, pp. 64-89. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-64-89 (in Russian).

---

• Иванов М. С., Шушков А. В., Макаренко С. И.
  Повышение скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи управления летательными аппаратами за счет адаптивного использования энергетического, сигнального и частотного сетевых ресурсов. Часть 1. Модели и методика повышения скорости передачи данных
  M. S. Ivanov, A. V. Shushkov, S. I. Makarenko
  Increasing the data transmission rate in the air radio network of aircrafts controlling due to adaptive use of energy, signal and frequency resources of network. Part 1. Models and method of the data transmission rate increasing
• Аннотация / Abstract
  • Постановка задачи: любой вооруженный конфликт современного времени начинается с применения авиации. Авиация решает большой спектр задач и одной из наиболее важных задач –это ведение воздушной разведки. При ее проведении большое внимание уделяется оперативности доставки разведывательных данных потребителям, так как именно от оперативности доставки разведданных зависит решение многих задач вооруженного конфликта. Для обеспечения передачи данных с борта летательного аппарата (ЛУ) на пункт управления (ПУ) и обработки информации применяется существующая каналообразующая аппаратура, которая в большинстве случаев не удовлетворяет современным требованиям по скорости передачи данных. Одним из вариантов повышения скорости передачи данных является разработка решений, ориентированных на адаптивное использование энергетического, сигнального и частотного ресурсов сети воздушной радиосвязи (СВРС), которая обеспечивает управление разведывательными ЛА и передачу данных наблюдения на ПУ. Целью данной работы является разработка результатов, ориентированных на адаптивное распределение энергетического, сигнального и частотного ресурсов СВРС и организацию высокоскоростных многоканальных СВРС с целью повышения оперативности обмена данными. В 1-й части научного исследования представлены модели и методика повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи за счет адаптивного использования энергетического, сигнального и частотного ресурсов сети. Элементами новизны представленных в работе моделей и методики является учет технических особенностей следующих процессов: a) выбор типа направленной антенной системы для ЛА по критерию обеспечения наибольшего энергетического выигрыша для бюджета радиолинии; б) компенсация пространственных и временных параметров колебания точки прицеливания диаграммы направленности антенной системы, размещенной на ЛА; в) учет изменения особенностей распространения радиоволн на трассе «ПУ – ЛА» и «ЛА – ПУ» в процессе полета ЛА в рамках гауссовской, райевской и рэлеевской моделей распространения радиоволн; г) формирование вариантов применения технологии АСМ (Adaptive Coding and Modulation), которая используется для адаптивного к помеховым условиям выбора вида сигнала и скорости помехоустойчивого кодирования в отдельном частотном канале СВРС; д) определение для каждого ЛА необходимого числа каналов СВРС, достаточного для передачи трафика разведывательных данных с требуемым качеством обслуживания. Практическая значимость: предложенные результаты позволят обеспечить повышение скорости передачи данных в СВРС без увеличения используемой полосы частот в благоприятных помеховых условиях. Итоговые значения выигрыша в скорости передачи данных при использовании предлагаемой методики представлены во 2-й части данного научного исследования.
  • Problem statement: In modern wars, air force solve a large number of tasks, one of which is conducting the air reconnaissance. The timeliness of the delivery of intelligence data to consumers is of great importance. To ensure the transfer of intelligence data to the control station (CS), equipment is used, which in most cases does not meet modern requirements for the rate of data transmission. One of the options for increasing the data transmission rate is adaptively use of energy, signal and frequency resources in the channels of the air radio communication network (ARCN). The aim of this paper is to develop the models and the method focused on the adaptive distribution of energy, signal and frequency resources of the SVRS in order to increase the data transmission rate. Models and method of increasing the data transmission rate in the ARCN are presented in this paper - the 1st part of the scientific research. The novelty elements of the models and the method presented in the paper are taking into account the technical features of the following processes: a) selection of the directional antenna system type for an aircraft according to the criterion of ensuring the greatest energy gain for the radio line budget; b) compensation of spatial and temporal parameters of the oscillation for the aiming point of the directional pattern of the antenna system placed on an aircraft; c) taking into account changes in the characteristics of the propagation of radio waves on the line "CS – aircraft" and "aircraft – CS" in the aircraft flight within Gaussian, Rayev and Rayleigh models of radio wave propagation; d) the formation of options for the application of ACM technology (Adaptive Coding and Modulation), which is used to select the type of signal and code in a separate frequency channel of the ARCN adaptive to noise conditions; e) determining for each aircraft the required number of channels of the ARCN sufficient to transmit intelligence data with the required quality of service. Practical significance: the proposed models and method will allow for increase of the data transmission rate in the ARCN without increasing the frequency band in favorable noise conditions. The final values of the increase in data transfer rate when using the proposed method are presented in 2nd part of the scientific research.
• Ключевые слова / Key words
  • управление военной авиацией, сеть воздушной радиосвязи, скорость передачи данных, антенная система, энергетический ресурс, сигнал, частотный ресурс, канал множественного доступа
  • military aviation control, aerial radio communication network, data transmission rate, antenna system, energy resource, signal, frequency resource, multiple access channel
• Ссылка на статью / Reference
  • Иванов М. С., Шушков А. В., Макаренко С. И. Повышение скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи управления летательными аппаратами за счет адаптивного использования энергетического, сигнального и частотного сетевых ресурсов. Часть 1. Модели и методика повышения скорости передачи данных // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 1. С. 125-219. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-125-219.
  • Ivanov M. S., Shushkov A. V., Makarenko S. I. Increasing the data transmission rate in the air radio network of aircrafts controlling due to adaptive use of energy, signal and frequency resources of network. Part 1. Models and method of the data transmission rate increasing. Systems of Control, Communication and Security, 2023, no. 1, pp. 125-219. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-125-219 (in Russian).

---

• Иванов М. С., Шушков А. В., Макаренко С. И.
  Повышение скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи управления летательными аппаратами за счет адаптивного использования энергетического, сигнального и частотного сетевых ресурсов. Часть 2. Исследование достигаемого повышения скорости передачи данных
  M. S. Ivanov, A. V. Shushkov, S. I. Makarenko
  Increasing the data transmission rate in the air radio network of aircrafts controlling due to adaptive use of energy, signal and frequency resources of network. Part 2. Investigation of the achieved increase in data transfer rate
• Аннотация / Abstract
  • Постановка задачи: любой вооруженный конфликт современного времени начинается с применения авиации. Авиация решает большой спектр задач и одной из наиболее важных задач –это ведение воздушной разведки. При ее проведении большое внимание уделяется оперативности доставки разведывательных данных потребителям, так как именно от оперативности доставки разведданных зависит решение многих задач вооруженного конфликта. Для обеспечения передачи данных с борта летательного аппарата (ЛУ) на пункт управления (ПУ) и обработки информации применяется существующая каналообразующая аппаратура, которая в большинстве случаев не удовлетворяет современным требованиям по скорости передачи данных. Одним из вариантов повышения скорости передачи данных является разработка решений, ориентированных на адаптивное использование энергетического, сигнального и частотного ресурсов сети воздушной радиосвязи (СВРС), которая обеспечивает управление разведывательными ЛА и передачу данных наблюдения на ПУ. В 1-й части научного исследования представлены модели и методика повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи за счет адаптивного использования энергетического, сигнального и частотного ресурсов сети. Элементами новизны представленных в работе моделей и методики является учет технических особенностей следующих процессов: a) выбор типа направленной антенной системы для ЛА по критерию обеспечения наибольшего энергетического выигрыша для бюджета радиолинии; б) компенсация пространственных и временных параметров колебания точки прицеливания диаграммы направленности антенной системы, размещенной на ЛА; в) учет изменения особенностей распространения радиоволн на трассе «ПУ – ЛА» и «ЛА – ПУ» в процессе полета ЛА в рамках гауссовской, райевской и рэлеевской моделей распространения радиоволн; г) формирование вариантов применения технологии АСМ (Adaptive Coding and Modulation), которая используется для адаптивного к помеховым условиям выбора вида сигнала и скорости помехоустойчивого кодирования в отдельном частотном канале СВРС; д) определение для каждого ЛА необходимого числа каналов СВРС, достаточного для передачи трафика разведывательных данных с требуемым качеством обслуживания. Целью данной работы является исследование методики, с целью оценки достигаемого повышения скорости передачи данных. Результат: исследование показало, что предложенные решения обеспечивает повышение скорости передачи данных в каналах СВРС без увеличения полосы частот в благоприятных помеховых условиях на значения от 77% до 297% для разных типов комбинацией сигналов и кодирования, а также для различных моделей распространения радиоволн. Практическая значимость: предложенные результаты позволят обеспечить повышение скорости передачи данных в СВРС без увеличения используемой полосы частот в благоприятных помеховых условиях.
  • Problem statement: In modern wars, air force solve a large number of tasks, one of which is conducting the air reconnaissance. The timeliness of the delivery of intelligence data to consumers is of great importance. To ensure the transfer of intelligence data to the control station (CS), equipment is used, which in most cases does not meet modern requirements for the rate of data transmission. One of the options for increasing the data transmission rate is adaptively use of energy, signal and frequency resources in the channels of the air radio communication network (ARCN). The 1st part of the scientific research presents models and methods for increasing the data transmission rate in the air radio network due to the adaptive use of energy, signal and frequency resources of the network. The novelty elements of the models and the method presented in the paper are taking into account the technical features of the following processes: a) selection of the directional antenna system type for an aircraft according to the criterion of ensuring the greatest energy gain for the radio line budget; b) compensation of spatial and temporal parameters of the oscillation for the aiming point of the directional pattern of the antenna system placed on an aircraft; c) taking into account changes in the characteristics of the propagation of radio waves on the line "CS – aircraft" and "aircraft – CS" in the aircraft flight within Gaussian, Rayev and Rayleigh models of radio wave propagation; d) the formation of options for the application of ACM technology (Adaptive Coding and Modulation), which is used to select the type of signal and code in a separate frequency channel of the ARCN adaptive to noise conditions; e) determining for each aircraft the required number of channels of the ARCN sufficient to transmit intelligence data with the required quality of service. The aim of this paper is to study the method in order to assess the achieved increase in data transmission rate. Practical significance: the proposed models and method will allow for increase of the data transmission rate in the ARCN without increasing the frequency band in favorable noise conditions.
• Ключевые слова / Key words
  • управление военной авиацией, сеть воздушной радиосвязи, скорость передачи данных, антенная система, энергетический ресурс, сигнал, частотный ресурс, канал множественного доступа
  • military aviation control, aerial radio communication network, data transmission rate, antenna system, energy resource, signal, frequency resource, multiple access channel
• Ссылка на статью / Reference
  • Иванов М. С., Шушков А. В., Макаренко С. И. Повышение скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи управления летательными аппаратами за счет адаптивного использования энергетического, сигнального и частотного сетевых ресурсов. Часть 2. Исследование достигаемого повышения скорости передачи данных // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 1. С. 220-243. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-220-243.
  • Ivanov M. S., Shushkov A. V., Makarenko S. I. Increasing the data transmission rate in the air radio network of aircrafts controlling due to adaptive use of energy, signal and frequency resources of network. Part 2. Investigation of the achieved increase in data transfer rate. Systems of Control, Communication and Security, 2023, no. 1, pp. 220-243. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-220-243 (in Russian).

• Власов К. А., Усатиков С. В.
  Оценка эффективности автоматизированного анализа рентгенограмм при обнаружении закладочных устройств в ходе специального рентгеновского контроля технических средств на основе вычислительного эксперимента
  K. A. Vlasov, S. V. Usatikov
  Evaluation of the effectiveness of automated analysis radiographs when detecting secret intelligence device during special X-ray control of technical means based on a computational experiment
• Аннотация / Abstract
  • Постановка задачи: необходимость расширения возможностей существующих программно-аппаратных комплексов по автоматизации и повышению оперативности проведения операций при обеспечении необходимой достоверности по обнаружению, идентификации и локализации закладочных устройств актуализирует вопросы разработки автоматизированной системы специального рентгеновского контроля. С этой целью предложена математическая модель подсистемы анализа рентгенограмм автоматизированной системы специального рентгеновского контроля, в котором обнаружение закладочных устройств осуществляется в результате сравнения и выявления различий имеющихся рентгеновских снимков типовых блоков технических средств с реально наблюдаемыми изображениями различных объектов контроля из одной партии технических средств. Для оценки эффективности определены показатели, по которым оценивается качество автоматизированный системы специального рентгеновского контроля, а именно – оперативность, достоверность и полнота. Цель работы: верификация и определение параметров разработанной математической модели подсистемы анализа рентгенограмм автоматизированной системы специального рентгеновского контроля на основе вычислительного эксперимента для максимальной эффективности функционирования подсистемы по показателям оперативности, достоверности и полноты. Используемые методы: системный анализ процесса обработки рентгенограмм технических средств при специальных проверках закладочных устройств, моделирование и алгоритмизация методами компьютерного зрения и теории векторной оптимизации процесса обнаружения структурных различий растровых изображений рентгенограмм, планирование вычислительного эксперимента. Новизна: разработана и верифицирована математическая модель автоматизированной системы специального рентгеновского контроля с этапом визуального сравнения рентгенограмм объектов контроля из одной партии технических средств с эталонными рентгенограммами, для выявления различий и выделения аномалий разности эталонного изображения и снимка из партии технических средств, позволяющая повысить оперативность проведения операций при обеспечении заданной достоверности по обнаружению, идентификации и локализации закладочных устройств. Предложен метод карт энтропии для бинарной классификации «шум-закладка» случайных и организованных пикселей для локализации на изображениях изменений из-за появления или исчезновения объектов в наблюдаемой сцене. Данный метод основан на энтропийном подходе к обнаружению в изображении внутренних статистических связей между его элементами, включающем построение карты энтропии, примененном в методе окна Парзена-Розенблатта. Разработана методика формирования начальной популяции в генетическом алгоритме при совмещении рентгенограмм, основанная на определении морфологии рассматриваемых изображений. Результат: обоснована система показателей оценки эффективности функционирования автоматизированной системы специального рентгеновского контроля, включающая оперативность, достоверность и полноту. На основе выборочного метода определены структура и объем выборки рентгеновских снимков технических средств, гарантирующие ее репрезентативность и адекватность. Спланирован и проведён на основе программной реализации подсистемы анализа рентгенограмм автоматизированной системы специального рентгеновского контроля вычислительный эксперимент по оценке показателей эффективности и определению параметров модели, при которых достигается максимальная эффективность. Предложены варианты повышения скорости работы программной реализации путем оптимизации последовательных вычислений и организации параллельных вычислений. Практическая значимость: выполнена программная реализация математической модели перспективной подсистемы анализа рентгенограмм автоматизированной системы специального рентгеновского контроля и определены её параметры, позволяющие достичь максимальной эффективности функционирования подсистемы.
  • Formulation of the problem: the need to empowerment of existing software and hardware complexes to automate and increase the efficiency of operations while ensuring the necessary reliability for the detection, identification and localization of secret intelligence device actualizes the issues of developing an automated system of special X-ray control. For this purpose, a mathematical model of the subsystem for analyzing radiographs of an automated system of special X-ray control is proposed, in which the detection of stowing devices is carried out as a result of comparing and identifying differences between the available X-ray images of standard blocks of technical means with the actually observed images of various objects of control from one batch of technical means. To assess the effectiveness, the indicators were determined by which the quality of the automated system of special X-ray control is evaluated, namely, efficiency, reliability and completeness. Purpose: verification and determination of parameters of the developed mathematical model of the X-ray analysis subsystem of the automated system of special X-ray control based on a computational experiment for maximum efficiency of the subsystem in terms of efficiency, reliability and completeness. Methods: system analysis of the process of processing radiographs of technical means during special checks of secret intelligence device, modeling and algorithmization by computer vision methods and the theory of vector optimization of the process of detecting structural differences in raster images of radiographs, planning a computational experiment. Novelty: a mathematical model of an automated system of special X-ray control with a stage of visual comparison of radiographs of control objects from one batch of technical means with reference radiographs has been developed and verified to identify differences and highlight anomalies of the difference between the reference image and the snapshot from the batch of technical means, which allows to increase the efficiency of operations while ensuring a given reliability for detection, identification and localization of secret intelligence device. A method of entropy maps for binary classification of "noise-bookmark" random and organized pixels for localization of changes in images due to the appearance or disappearance of objects in the observed scene is proposed. This method is based on an entropy approach to detecting internal statistical relationships between its elements in an image, including the construction of an entropy map, applied in the Parsen-Rosenblatt window method. A technique for the formation of the initial population in the genetic algorithm with the combination of radiographs, based on the determination of the morphology of the images under consideration, has been developed. Result: the system of indicators for evaluating the effectiveness of the automated system of special X-ray control, including efficiency, reliability and completeness, is substantiated. On the basis of the sampling method, the structure and sample size of X-ray images of technical means were determined, guaranteeing its representativeness and adequacy. A computational experiment was planned and carried out on the basis of the software implementation of the X-ray analysis subsystem of the automated system of special X-ray control to evaluate performance indicators and determine the parameters of the model at which maximum efficiency is achieved. Variants of increasing the speed of the software implementation by optimizing sequential computations and organizing parallel computations are proposed. Practical relevance: a software implementation of a mathematical model of a promising subsystem for analyzing radiographs of an automated system of special X-ray control has been performed and its parameters have been determined to achieve maximum efficiency of the subsystem functioning.
• Ключевые слова / Key words
  • специальная проверка, специальный рентгеновский контроль, закладочное устройство, генетический алгоритм, совмещение изображений, структурные различия растровых изображений, вычислительный эксперимент
  • special inspection, special X-ray control, secret intelligence device, genetic algorithm, image combination, structural differences of raster images, computational experiment
• Ссылка на статью / Reference
  • Власов К. А., Усатиков С. В. Оценка эффективности автоматизированного анализа рентгенограмм при обнаружении закладочных устройств в ходе специального рентгеновского контроля технических средств на основе вычислительного эксперимента // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 1. С. 1-32. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-1-32.
  • Vlasov K. A., Usatikov S. V. Evaluation of the effectiveness of automated analysis radiographs when detecting secret intelligence device during special X-ray control of technical means based on a computational experiment. Systems of Control, Communication and Security, 2023, no. 1, pp. 1-32. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-1-32 (in Russian).

---

• Куркова О. П.
  Численное компьютерное моделирование системы активного экранирования при зарядке электромобиля по бесконтактной технологии
  O. P. Kurkova
  Numerical computer simulation of the active shielding system when charging an electric vehicle using contactless technology
• Аннотация / Abstract
  • Постановка проблемы: технология бесконтактной зарядки электротранспорта является одной из самых перспективных на сегодняшний день. Однако ее внедрение связано с целым рядом проблем, одной из которых является утечка электромагнитного поля (ЭМП). Утечка ЭМП снижает КПД бесконтактных зарядных устройств (БЗУ). Электромагнитные излучения, возникающие вокруг зарядной станции, могут создавать угрозу безопасности людей, влиять на работоспособность электронных устройств электромобиля, оказывать отрицательное воздействие на экологию. Проблема электромагнитной безопасности является важным моментом при проектировании БЗУ, которая может быть решена путем использования пассивного или активного экранирования. Целью исследований являлось формирование основополагающих научно-теоретических положений для создания активной динамической защиты от электромагнитного излучения на базе четырех резистивно-емкостных контуров, обладающей высокой экранирующей способностью в реальных условиях эксплуатации БЗУ, в то же время, оказывающей минимальное негативное влияние на эффективность передачи мощности. В качестве факторов, отображающих реальные условия эксплуатации БЗУ, были выбраны параметры возможной несоосности обмоток индуктивности «транслятора» и «приемника», а также возможного изменения величины воздушного зазора между ними. Для достижения поставленной цели был решен целый ряд частных задач по исследованию: взаимосвязи параметров режимов функционирования БЗУ и экранирующей системы; характера изменений взаимной индуктивности между обмоткой «транслятора» и контурами защитного экрана; влияния на утечку магнитного поля режимов функционирования экранирующей системы, расположения обмотки «приемника» и других аспектов. Используемые методы и технологии: для решения поставленных задач использовались методы построения 3D моделей и моделей в виде эквивалентных электрических схем, методы компьютерного моделирования и схемотехнического анализа с использованием программных комплексов ANSYS Maxwell, в том числе специального приложения для проектирования БЗУ, и ANSYS Simplorer. ANSYS Maxwell использовался как инструмент 3D-моделирования и анализа электромагнитных полей. ANSYS Simplorer - как дополнение к ANSYS Maxwell для оптимизации электрических параметров и прогнозирования эффективности БЗУ. Новизна результата: научно-теоретическое обоснование качественного и количественного подтверждения высокой экранирующей способности исследуемой экранирующей системы, физико-математическое описание функционирования системы и обоснование оптимальных условий и режимов ее функционирования. Принципиально новым научным результатом в области изучения технологии бесконтактной зарядки являются выявленные взаимосвязи и закономерности взаимодействия обмоток индуктивности БЗУ и резистивно-емкостных контуров защитного экрана, а также обоснование возможности их использования в качестве индикатора несоосности «транслятора» и «приемника» и воздушного зазорам между ними. Практическая значимость: результаты могут быть использованы при создании системы экранирования, прогнозирования эффективности и безопасности БЗУ, а также при создании систем управления и телеметрии БЗУ для зарядки электромобилей.
  • Problem statement: the technology of contactless charging of electric vehicles is one of the most promising today. However, its implementation is associated with a number of problems, one of which is the leakage of the electromagnetic field. Leakage of electromagnetic field reduces the efficiency of contactless chargers. Electromagnetic radiation generated around the charging station can pose a threat to the safety of people, affect the performance of electronic devices of an electric vehicle, and have a negative impact on the environment. The problem of electromagnetic safety is an important point in the design of contactless charger, which can be solved by using passive or active shielding. The aim of the research was the formation of fundamental scientific and theoretical provisions for the creation of active dynamic protection against electromagnetic radiation based on four resistive-capacitive circuits, which has a high shielding ability in real operating conditions of the contactless chargers, at the same time, having a minimal negative impact on the efficiency of power transmission. The parameters of possible misalignment of the inductance windings of the "translator" and "receiver", as well as a possible change in the size of the air gap between them, were selected as factors reflecting the actual operating conditions of the contactless chargers. To achieve this goal, a number of specific research tasks were solved: the relationship between the parameters of the operating modes of the contactless chargers and the shielding system; the nature of changes in the mutual inductance between the winding of the "translator" and the contours of the protective shield; the effect on the leakage of the magnetic field of the modes of operation of the shielding system, the location of the winding of the "receiver", etc. Methods and technologies used: to solve the tasks, methods of constructing 3D models and models in the form of equivalent electrical circuits, methods of computer modeling and circuit analysis using ANSYS Maxwell software complexes, including a special application for the design of contactless charger, and ANSYS Simplorer were used. ANSYS Maxwell was used as a tool for 3D modeling and analysis of electromagnetic fields. ANSYS Simplorer - as an addition to ANSYS Maxwell for optimizing electrical parameters and predicting the efficiency of contactless charger. Novelty of the result: scientific and theoretical substantiation of qualitative and quantitative confirmation of the high screening capacity of the screening system under study, physical and mathematical description of the functioning of the system and justification of optimal conditions and modes of its functioning. A fundamentally new scientific result in the field of studying contactless charging technology is the revealed interrelationships and patterns of interaction between the inductance windings of the contactless charger and the resistive-capacitive circuits of the protective shield, as well as the justification of the possibility of their use as an indicator of the misalignment of the "translator" and "receiver" and the air gaps between them. Practical significance: the results can be used in the creation of a system of shielding, forecasting the efficiency and safety of contactless charger, as well as in the creation of control systems and telemetry of contactless charger for charging electric vehicles.
• Ключевые слова / Key words
  • электромобиль, бесконтактное магнитно-резонансное зарядное устройство, транслятор, приемник, напряженность магнитного поля, утечка магнитного поля, электромагнитное излучение, экранирующий эффект, взаимная индуктивность, эффективность передачи мощности, моделирование, эквивалентная модель
  • electric vehicle, contactless magnetic resonance charger, translator, receiver, magnetic field strength, magnetic field leakage, electromagnetic radiation, shielding effect, mutual inductance, power transmission efficiency, simulation, equivalent model
• Ссылка на статью / Reference
  • Куркова О. П. Численное компьютерное моделирование системы активного экранирования при зарядке электромобиля по бесконтактной технологии // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 1. С. 33-63. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-33-63.
  • Kurkova O. P. Numerical computer simulation of the active shielding system when charging an electric vehicle using contactless technology. Systems of Control, Communication and Security, 2023, no. 1, pp. 33-63. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-33-63 (in Russian).

---

• Карри С., Кенжегулова З. М., Суровцев Р. С.
  Методика синтеза пассивных полосковых устройств защиты от импульсных воздействий на основе витка меандровой линии с асимметричным поперечным сечением
  S. Karri, Z. M. Kenzhegulova, R. S. Surovtsev
  Methodology for the synthesizing of passive stripline protection devices based on a meander line turn with an asymmetric cross section against of pulsed excitations
• Аннотация / Abstract
  • Постановка задачи: компактность и быстродействие современных радиоэлектронных средств (РЭС) обеспечивается высокой плотностью трассировки и увеличением верхних граничных частот спектра используемых сигналов, что неуклонно ведет к снижению запаса их помехоустойчивости. Это делает их уязвимыми к различным электромагнитным воздействиям (ЭМВ). Одним из опасных видов ЭМВ являются мощные сверхширокополосные (СШП) импульсные воздействия, генераторы которых могут применяться для намеренного выведения РЭС из строя. Традиционные средства защиты от помех не способны обеспечить должную защиту из-за недостатка быстродействия и мощности. Сравнительно новым подходом к защите являются полосковые устройства на основе витка меандровой линии, физический принцип защиты которых основан на явлении модального разложения сигнала во временной области. Асимметрии поперечного сечения таких полосковых устройств является ресурсом для увеличения ослабление СШП воздействия за счёт разложения на большее число импульсов. Для анализа временного отклика таких устройств разработан математический аппарат, учитывающий распространение дополнительных импульсов. Между тем, он может применяться не только для анализа, но и для синтеза устройств защиты на основе структур с асимметричным поперечным сечением. Для этого нужно разработать и апробировать методику такого синтеза. Целью работы является разработка методики синтеза пассивных полосковых устройств защиты от импульсных воздействий на основе витка меандровой линии с асимметричным поперечным сечением во временной области. Используемые методы: для синтеза устройств защиты предложено использование комплекса аналитических и численных методов для оптимизации и анализа во временной области. Аналитическое вычисление отклика предложено для получения предварительных оценок на раннем этапе синтеза устройств защиты. На её более поздних этапах после получения оптимальных структур, обеспечивающих требуемое разложение воздействия, предложено применение метода моментов и метода конечных разностей во временной области. Для оценки эффективности защиты предложен анализ характеристик воздействия после прохождения устройства на основе N-норм, которые применяются для оценки пределов восприимчивости оборудования к ЭМВ. Новизна: методика синтеза полосковых устройств защиты от СШП воздействий предложена впервые и отличается применением на раннем этапе синтеза оригинальных математических моделей для аналитического расчёта временного отклика устройств и позволяет лишь на основе этого расчёта оценить нижнюю границу ослабления воздействия. Результаты: показано, что на ранних этапах синтеза устройств защиты достаточно аналитического вычисления временного отклика для получения предварительных оценок ослабления с приемлемой точностью. Различие результатов аналитического и численного вычисления отклика структур из одного витка составило менее 12,5%. Апробация методики позволила разработать два устройства защиты от импульсных СШП воздействий на основе витка, дополнительно свернутого в меандр со слабой связью для размещения на заданной площади печатной платы. Выбор двух наборов оптимальных параметров позволил продемонстрировать влияние усиления асимметрии поперечного сечения устройства на рост ослабления СШП воздействия из-за распространения дополнительного импульса разложения. Анализ на основе N-норм также доказал применимость аналитической модели на предварительном этапе синтеза устройств, поскольку даёт нижнюю границу ослабления воздействия. Практическая значимость: предложенная методика применима для синтеза пассивных полосковых устройств защиты от импульсных СШП воздействий. Выявленное влияние асимметрии поперечного сечения на амплитуду дополнительного импульса является ресурсом для увеличения ослабления и проектирования устройств с оптимальными параметрами. Предложенные устройства защиты могут использоваться для защиты РЭС от импульсных СШП воздействий.
  • Purpose. The compactness and high speed of modern radio-electronic equipment (REE) are provided by high trace density and an increase in the upper boundary frequencies of the signal spectra used. This leads to a decrease in the margin of their interference immunity and makes them vulnerable to various electromagnetic interference (EMI). One of the dangerous types of EMI is powerful ultra-wideband (UWB) pulses, the generators of which can be used to intentionally disable REE. Traditional interference protection devices cannot provide sufficient protection due to the lack of speed and power. A relatively new approach is stripline devices based on a meander line turn. Their physical principle of protection is based on the phenomenon of signal modal decomposition in the time domain. The cross-section asymmetry of such stripline devices is a resource for increasing UWB interference attenuation by decomposing it into a larger number of pulses. To analyze the time response of such devices, the paper proposes a mathematical apparatus that takes into account the propagation of additional pulses. Meanwhile, it can be used not only to analyze, but also to synthesize protection devices based on structures with asymmetric cross-section. Therefore, it is necessary to develop and test the methodology of such synthesis. Aim of this work is to develop a methodology to synthesize passive stripline pulse protection devices based on a meander line turn with an asymmetric cross-section in the time domain. Methods. To synthesize protection devices, we propose a set of analytical and numerical methods for optimization and analysis in the time domain. To obtain preliminary estimates at an early stage of device synthesis, we propose to calculate the response analytically. Two methods are employed: the method of moments and the finite difference in time domain method. To estimate the effectiveness of protection, the excitation characteristics after passing the device are analyzed on the basis of N-norms, which are used to estimate the limits of REE susceptibility to EMI. Novelty: The study proposes a novel methodology to synthesize stripline devices protecting against UWB interference. This methodology differs by the use of original mathematical models to analytically calculate the time response in the early stage of synthesis. These calculations allow estimating the lower limit of interference attenuation and do now require additional operations. Results It is shown that in the early stages of the protection device synthesis, the analytical calculations of the time response are sufficient to obtain preliminary estimates of attenuation with acceptable accuracy. The difference between the analytical and numerical analysis results for the response of the structures with one turn was less than 12.5%. Testing the methodology allowed us to develop two devices that can protect against pulsed UWB interference. These devices are based on a turn that is additionally folded up into a meander with weak coupling to be placed on a given area of a printed circuit board. The choice of two sets of optimal parameters allowed us to demonstrate the effect of increasing the device cross-section asymmetry on the increase in the UWB interference attenuation because of the propagation of an additional decomposition pulse. The analysis based on N-norms also proved the applicability of the analytical model at the preliminary stage of device synthesis, since it gives the lower bound of the impact attenuation. Practical relevance. The proposed methodology can be used to synthesize passive stripline devices protecting against pulsed UWB interference. The revealed influence of the cross-section asymmetry on the additional pulse amplitude is a resource to increase the attenuation and to design devices with optimal parameters. The proposed protection devices can be used to protect the REE against pulsed UWB effects.
• Ключевые слова / Key words
  • электромагнитная совместимость, защита, сверхширокополосные помехи, модальные искажения, виток меандровой линии
  • electromagnetic compatibility, protection, ultra-wideband interference, modal distortion, meander turn
• Ссылка на статью / Reference
  • Карри С., Кенжегулова З. М., Суровцев Р. С. Методика синтеза пассивных полосковых устройств защиты от импульсных воздействий на основе витка меандровой линии с асимметричным поперечным сечением // Системы управления, связи и безопасности. 2023. № 1. С. 90-109. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-90-109.
  • Karri S., Kenzhegulova Z. M., Surovtsev R. S. Methodology for the synthesizing of passive stripline protection devices based on a meander line turn with an asymmetric cross section against of pulsed excitations. Systems of Control, Communication and Security, 2023, no. 1, pp. 90-109. DOI: 10.24412/2410-9916-2023-1-90-109 (in Russian).