Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ структурного построения сигналов в информационных комплексах связи и местоопределения
1.1. Обзор существующих и перспективных автоматизированных систем управления движением судов (АСУДС)
1.2. Структурное построение систем управления движением судов
1.3. Требования к телекоммуникационным комплексам систем управления движения судов (СУДС)
1.4. Сигналы как носители информации в телекоммуникационных комплексах АСУДС
Выводы по главе 1
Глава 2. Оценка качества функционирования информационных комплексов связи и местоопределения автоматизированной системы управления движением судов
2.1. Электромагнитные помехи в телекоммуникационных системах
2.2. Коэффициент взаимного различия полезных сигналов и взаимных помех
2.3. Поле поражения сигнала как количественный показатель эффективности функционирования информационных комплексов радиосвязи и радионавигации АСУДС
2.4. Поля поражения сигналов различных структур при воздействии ретранслированных помех
Выводы по главе 2
Глава 3. Электромагнитная защищенность телекоммуникационных систем
3.1. Электромагнитная совместимость, помехоустойчивость, помехозащищенность, электромагнитная защищенность больших радиосистем. Основные понятия
3.2. Параметры электромагнитной совместимости и электромагнитной защищенности телекоммуникационных систем
3.3. Электромагнитная обстановка в системах АСУДС
3.4. Поля поражения сигналов и оптимальные решения в условиях неопределенности электромагнитной обстановки в системах АСУДС
3.5. Методы и способы обеспечения электромагнитной защищенности телекоммуникационных систем
Выводы по главе 3
Глава 4. Определение степени влияния частотно-временных структур сигналов в информационных комплексах связи и местоопределения на их электромагнитную защищенность в АСУДС
4.1. Системный подход к анализу АСУДС
4.2. Методы оценки эффективности функционирования АСУДС
4.3. Экспертные основы для оценивания эффективности функционирования АСУДС
Выводы по главе 4
Заключение
Библиографический список использованной литературы
- Обзор существующих и перспективных автоматизированных систем управления движением судов (АСУДС)
- Электромагнитные помехи в телекоммуникационных системах
- Электромагнитная совместимость, помехоустойчивость, помехозащищенность, электромагнитная защищенность больших радиосистем. Основные понятия
- Экспертные основы для оценивания эффективности функционирования АСУДС
Введение к работе
Актуальность темы исследовании. Автоматизированные системы управления движением судов (АСУДС) создаются с целью обеспечения навигационной безопасности судоходства при максимально допустимой интенсивности движения, снижения аварийности и предупреждения загрязнения акваторий, атакже повышения эффективности флота и портов.
В составе АСУДС для обеспечения надежного управления и безопасности
движения на судах и берегу имеются информационные подсистемы связи и ме-
стоопределения, состоящие в основном из радиоэлектронных средств (РЭС), а
именно средств радиосвязи, радиолокации и радионавигации. Эти РЭС создают
взаимные помехи, и поэтому проблема электромагнитной совместимости
(ЭМС) и электромагнитной защищенности (ЭМЗ) информационных комплек
сов связи и местоопределения как никогда актуальна. . .
Сигналы являются носителями информации в телекоммуникационных системах. Так называемые широкополосные сигналы (ШПС) находят все более широкое применение для повышения эффективности управления в АСУДС. Системы связи с ШПС обладают высокой помехозащищенностью при действии мощных помех, обеспечивают кодовую адресацию большого числа абонентов и их кодовое разделение при работе в общей полосе частот, обеспечивают совместимость приема информации с высокой достоверностью и измерения параметров движения объекта с высокими точностями и разрешающими способностями.
Диссертационная работа посвящена новому решению актуальной научной задачи повышения электромагнитной защищенности информационных каналов управления в АСУДС на внутренних водных путях (ВВП) на основе оптимизации частотно-временной структуры (ЧВС) и полей поражения сигналов (ППС) в таких каналах.
Качество информационных комплексов связи и местоопределения оценивается в основном с помощью следующих характеристик (показателей):
- достоверность принимаемой информации;
РОС НАЦИОНАЛЬНА! БНБЛНОТІКЛ
2ПШ\
своевременность прохождения информации в системе;
электромагнитная защищенность радиосвязи.
Применяя понятие площади поля поражения сигнала, можно судить об электромагнитной защищенности радиолиний и электромагнитной эффективности всей системы. Понятие ноля поражения сигнала было впервые введено проф. Сикаревым А.А. и доц. Вишневским Ю.Г. Под полем поражения сигнала
понимается область частотно-временной плоскости Sr, представляющая собой проекцию сечения рельефа нормированного двумерного коэффициента взаимного различия (КВР) структур сигнала и помехи на уровне, определяемом допустимой и требуемой вероятностью ошибки поэлементного приема и мощностью взаимной помехи..
На основе понятия ППС был введен коэффициент электромагнитной защищенности К э ы з, который зависит от частотно-временных структур используемых сигналов. Кэмз может служить числовой характеристикой электромагнитной эффективности телекоммуникационной системы ив целом АСУДС. Однако ввиду того, что своевременность и достоверность прохождения информации в АСУДС тесно связаны с электромагнитной защищенностью, можно более полно оцетггь эффективность АСУДС, руководствуясь тремя указанными показателями, применяя экспертные процедуры с использованием весовых
коэффициентов. Исследование зависимостей лэдо =/"(g огдоп) гДе
—2
8 — допустимый уровень сечения рельефа нормированного двумерного
or доп.
КВР структур сигнала и помехи, для различных структур сигналов представляет главное содержание диссертационной работы и отличается новизной методологического подхода к проблеме электромагнитной защищенности и электромагнитной совместимости информационных комплексов связи и местоопре-деления АСУДС.
Целью диссертационной работы является:
аналитический обзор современного состояния речных АСУДС и обобще
ние методов построения сигналов в их информационных каналах для по
вышения эффективности управления транспортным процессом на ВВП;
исследование структур сигналов в информационных комплексах связи и местоопределения судов;
количественная оценка качества информационных комплексов связи и местоопределения АСУДС;
исследование степени влияния частотно-временных структур сигналов в информационных комплексах связи и местоопределения на их электромагнитную защищенность;
количественная оценка эффективности функционирования АСУДС.
Объектом исследования являются информационные комплексы связи и
местоопределения в АСУДС.
Предмет исследования — частотно-временные структуры сигналов в информационных комплексах связи и местоопределения с точки зрения повышения их электромагнитной защищенности.
Методы исследования. Методологической основой исследования являются принципы системного анализа и управления технологическими процессами, теория алгоритмов, основы программирования, теория электромагнитной защищенности информационных каналов, теория принятия решений, теория систем сигналов в информационных каналах.
Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:
разработаны алгоритмы, позволяющие исследовать топологию полей
поражения сигналов с различными частотно-временными структурами при воз
действии ретранслированных помех;
получены алгоритмы расчета площади поля поражения сигналов с различными структурами. Эти алгоритмы реализованы с помощью пакета прикладных программ (ГП'Ш) MathCad 2001 для УПС и ШПС последовательной структуры;
проанализированы зависимости -^-эш ~ f (8 огдоп)' для УПС и ШПС
последовательной структуры;
предложены критерии выбора оптимального решения в условиях неопределенности электромагнитной обстановки (ЭМО) в системах АСУДС;
предложены экспертные процедуры для оценки эффективности функ
ционирования ЛСУДС с учетом коэффициента электромагнитной защищенно
сти Кэш-
Положения, выносимые на защиту:
аналитический обзор структур сигналов, применяемых в информационных комплексах связи и местоопределения;
исследование формы рельефа нормированного двумерного КВР и топологии нолей поражения для сигналов с различными ЧВС;
анализ зависимостей КЗМ} = У( g or дои) Для УПС и ШПС последовательной структуры;
критерии выбора оптимального решения в условиях неопределенности ЭМО в АСУДС;
анализ взаимозависимостей частных показателей эффективности* АСУДС;
экспертные процедуры с применением весовых коэффициентов для оценки эффективности функционирования АСУДС.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-методических семинарах в Рязанском филиале Военного Университета связи, на кафедре ТСС и С СПГУВК, а также на международной научно-практической конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Анализ и прогнозирование систем управления» (апр. 2003 г.).
Публикации. По тематике диссертационной работы опубликовано 11 статей.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, приложений и включает 207 страниц основного текста, 53 рисунка, 29 таблиц. Библиографический список литературы включает 118 наименований.
Обзор существующих и перспективных автоматизированных систем управления движением судов (АСУДС)
Системы управления движением судов (СУДС/VTS) существуют уже более 50 лет. Они создавались с целью обеспечения максимальной навигационной безопасности судоходства при максимально допустимой интенсивности движения, снижения аварийности и предупреждения загрязнения акваторий, а также повышения эффективности работы флота и портов. СУДС создаются, как правило, на государственном уровне, в соответствии с международными нормами и правилами. Указанные нормы и правила создаются в рамках Международной морской организации (ИМО), для чего существует специальный Комитет по СУДС в составе Международной Ассоциации маячных служб (MAMC/IALA). В настоящее время в мире насчитывается примерно 500 СУДС, причем с каждым годом их становится все больше [103].
Создание и работа СУДС регламентируется следующими основными документами [67,92,100,105]: Международная Конвенция по охране человеческой жизни на море (SOLAS). Глава V "Безопасность мореплавания". Резолюция Международной морской организации (IMO) А.857(20) «Руководство по службам движения судов». «Руководство по службам движения судов» Международной Ассоциации маячных служб (IALA VTS Manual). «Положение о системах управления движением судов» Министерства транспорта РФ. Резолюция IMO A. 823( 19) «Эксплуатационные требования к средствам автоматической радиолокационной прокладки (САРП)». Резолюция IMO MSC. 74(69) Приложение 3 «Рекомендации по эксплуатационным требованиям к универсальной судовой Автоматической идентификационной системе (АИС)». «Руководство по Автоматической идентификационной системе (АИС)» Международной Ассоциации маячных служб (IALA Guidelines on AIS). «Судовое оборудование универсальной АИС. Временные технико-эксплуатационные требования» Службы морского флота Минтранса России № МФ-02-22/848-62. Основными функциями СУДС являются: обеспечение безопасности судоходства в сложной навигационной обстановке; контроль за соблюдением режимов плавания; организация и регулирование судоходства на акваториях портов и на подходах к ним, особенно на сложных для судоходства участках; получение информации о судоходстве в приграничных и трансграничных акваториях в интересах пограничных и таможенных органов; техническое обеспечение поисково-спасательных мероприятий, устранения последствий экологических катастроф. Район действия СУДС является акваторией, в пределах которой СУДС обеспечивает выполнение своих функций и обладает определенными правами и ответственностью. В зависимости от района действия, выполняемых функций и особенностей организации СУДС подразделяются на три вида; портовые; прибрежные; региональные. Район действия портовой СУДС включает акваторию обслуживаемого порта и основные пути движения судов на подходе к порту. Портовые СУДС могут обслуживать несколько портов, имеющих общие подходные пути и/или акватории общего пользования. Район действия прибрежной СУДС включает акваторию, расположенную во внутренних водах, территориальном море и прилежащей зоне РФ с расположенными на ней транзитными путями движения судов, районами промысла морепродуктов и добычи полезных ископаемых на шельфе. Региональная СУДС образуется на основе информационной интеграции и координированной деятельности нескольких портовых или портовых и прибрежных СУДС. Район действия региональной СУДС является совокупностью районов действия портовых и прибрежных СУДС, образующих региональную СУДС. Для организации повседневной деятельности, эксплуатации технических средств, а также для размещения оборудования и персонала, в составе СУДС создаются Центры СУДС и радиотехнические посты (РТП) СУДС. РТП СУДС обеспечивают Центры СУДС информацией о навигационной обстановке в районе действия СУДС, могут иметь обслуживающий персонал или быть необслуживаемыми и дистанционно управляемыми из Центров СУДС. Центры СУДС осуществляют обработку информации, организуют деятельность операторов СУДС и взаимодействие СУДС с судами. Центр СУДС может быть территориально совмещен с одним из РТП. Прибрежные СУДС, а также портовые СУДС при крупных портах, могут иметь в своем составе несколько Центров (субцентров), обслуживающих смежные секторы общего района действия и обменивающихся информацией между собой. Центры портовых и прибрежных СУДС, входящих в состав региональной СУДС, могут одновременно являться субцентрами региональной СУДС. В зависимости от размеров района действия, интенсивности движения судов, количества РТП, а также оснащенности техническими средствами, по результатам освидетельствования портовым и прибрежным СУДС присваивается одна из следующих категорий: Высшая категория - СУДС, имеющие не менее трех РТП, не менее трех рабочих мест операторов, оборудованные высокоточными техническими средствами контроля судоходной обстановки (РЛС, АИС, ТВ), средствами комплексной автоматической обработки информации, а также средствами ОВЧ радиосвязи с судами. Первая категория - СУДС, имеющие не менее двух РТП, два рабочих места операторов, оборудованные высокоточными техническими средствами контроля судоходной обстановки (РЛС и АИС), средствами автоматиче ской обработки информации, а также средствами ОВЧ радиосвязи с суда ми; Вторая категория - СУДС, оборудованные РЛС, близкими по характери стикам к судовым, средствами автоматической обработки радиолокацион ной информации, а также средствами ОВЧ радиосвязи с судами и АИС. В нашей стране работа по созданию и применению современных СУДС на морских акваториях проводится более 40 лет. Первая СУДС была введена в действие в 1960 году в Ленинградском порту на базе отечественной БРЛС «Раскат». Подобные же станции затем были установлены в портах Мурманск, Ильичевск, Мариуполь. В дальнейшем СУДС были созданы в портах Новороссийск, Одесса, Клайпеда, Вентспилс, Архангельск, Владивосток, Керчь, заливе Находка и в ряде других портов.
Всего в СССР было создано и функционировало 24 СУДС. В данный момент в России функционируют девять СУДС [10,13,110].
Эффективность внедрения СУДС показала целесообразность расширения зон их применения, создания региональных систем, охватывающих подходы к нескольким портам или целые прибрежные районы.
Электромагнитные помехи в телекоммуникационных системах
Станционные помехи - это излучения радиостанций, работающих на присвоенных им частотах, которые являются мешающими сигналами для других радиосредств и проникают на их входы за счет особенностей распространения радиоволн, недостаточной направленности и пространственной ориентации антенн, конструктивных недостатков аппаратуры. Такие помехи создаются основным излучением мешающих передатчиков на основной частоте или их гармониками, гетеродинов радиоприемников, а также другими неосновными излучениями.
Индустриальные помехи относятся к классу помех от электротехнических, электронных и радиоэлектронных устройств, используемых в различных отраслях хозяйства. Действие этих помех на рецепторы проявляется в виде импульсных процессов, характеристики которых зависят от типа конкретного устройства. Вследствие разнообразия источников индустриальные помехи являются наиболее распространенными в диапазонах частот от десятков Герц до одного ГГц, а в ряде случаев и до нескольких ГГц. Природа этих помех вероятностная, поскольку имеется множество случайных факторов, определяющих амплитудные, частотные, временные, пространственные и спектральные характеристики помех. Различают одиночные импульсы, последовательность импульсов, пачки импульсов, последовательность пачек импульсов, совокупность импульсов и их пачек с шумом. Импульсные процессы могут быть как медленными с длительностью 10 мкс. ..200мс, так и быстрые - от десятков наносекунд до единиц микросекунд. Класс естественных помех обусловлен природными физическими явлениями в виде электромагнитных возмущений в атмосфере с частотами от единиц герц до десяти МГц, а также в космосе с частотами выше 1МГц. К этому классу следует отнести и электростатическую помеху, возникающую вследствие электризации различных тел, в том числе элементов конструкции судна, и проявляющуюся вследствие стекания токов, вызванных накапливающимися зарядами на элементах конструкций или искровых разрядов между элементами конструкции. Такие же помехи проявляются в диапазонах частот от нескольких герц до одного ГГц.
Класс контактных помех создается переизлучением токопроводящих механических контактов с нелинейной проводимостью при их облучении полем достаточно мощного радиопередающего устройства. Помехи этого класса представляют собой совокупность импульсных и шумовых процессов. Эти помехи характерны для движущихся объектов (судно, автомобиль, танк, самолет, железнодорожный состав и т.п.), и их уровень возрастает с увеличением скорости движения объекта. Данные помехи воздействуют на рецептор, установленный на движущемся объекте, на котором работает достаточно мощное радиопередающее устройство.
Подкласс мешающего сигнала, принимаемого антенной, представляет се-бой как основное, так и неосновное излучение, которое может быть как на гармонике, так и на субгармонике, а также может быть комбинационным, интермодуляционным, паразитным и шумовым. Особый интерес вызывает подкласс индустриальных помех, которые необходимо рассмотреть как в ближней, так и в дальней зонах. Под ближней зоной понимается расстояние г от источника излучения, которое выбирается из условия Г — Х/2ж 1, где X - длина волны источника излучения. В этой зоне электромагнитная волна (ЭМВ) представляет собой сферическую волну и характеризуется двумя составляющимися поля: и /7, но в зависимости от характеристик источника помех может преобладать одна из составляющих. Под дальней зоной понимается расстояние г от источника излучения, которое выбирается из условия V = Х/2ж 2. В этой зоне ЭМВ представляет собой плоскую волну и в основном характеризуется напряженностью электрической поля Е, при этом волновое сопротивление Z = 377 Ом (рис. 2.1) [65]. Следует отметить, что напряженность поля обратно пропорциональна кубу расстояния от источника помех. Если говорить о частотном диапазоне, то в [65] показывается, что на частотах менее 100 МГц индустриальные помехи в большинстве случаев определяются в ближней зоне излучения при расстоянии от источника помех: до 5 км, на частоте 10 кГц, до 500 м на частоте ЮОкГц, до 50 м на частоте 1МГц , до 5 м на частоте 10 МГц и до 0,5 м на частоте 100МГц. В связи с этим можно сделать вывод, что основные конструкторско-технологические решения должны базироваться на характеристиках поля ближней зоны распространения помех. Электрическое поле ближней зоны влияет на рецептор через паразитную емкостную связь, а магнитное поле через паразитную индуктивную связь. В целом уровень излучаемых помех, влияющих на рецептор ,зависит от мощности их источника, расстояния от источника до рецептора, характеристик зоны распространение и среды распространения. Индустриальные кондуктивные помехи в виде токов в проводящих средах распространяются в цепях питания, управления, коммутации и заземления. Основные источники кондуктивных помех - это источники питания различных типов. Подкласс естественных помех - это атмосферные, космические, электростатические помехи и электромагнитный импульс (ЭМИ). Атмосферные помехи проявляются в виде грозовых разрядов. Они носят случайный характер, и результаты измерений их уровней в течение нескольких минут оказываются почти постоянными с точностью до -2дБ. Уровень помехи зависит от времени суток, сезона, частоты и местоположения. ЭМИ от грозового разряда может создать такую мощную помеху в спектре до нескольких десятков МГц, которая разрушит входные цепи радиоприемного устройства. Количественно грозовой разряд (молния) может характеризоваться следующими параметрами: - потенциалом грозового облака до -105... 10 кВ; - током разряда -10.. .20 кА; - временем разряда -5... 100 мс; - напряженностью электрического поля -10.,. 100 кВ/м; - напряженностью магнитного поля - 20.. .30 А/м; - длительностью фронта - 0j2... 1 мкс; - длительностью импульса на уровне - 0,5- 20.. .50 мкс. ЭМИ от ядерного взрыва характеризуется тем, что его крутизна фронтов нарастания и спада несколько больше, чем при разряде молнии, однако расчеты показывают, что защита, предусмотренная во входных цепях радиоприемных устройств и систем передачи, работающих по симметричным и коаксиальным кабелям, оказывается надежной и в случае применения ядерного оружия. Космические помехи от радиоизлучений Солнца, звезд и Галактики проявляются как шум. Основным источником помех является Солнце, что приходится учитывать в линиях связи с ИСЗ, имеющими орбиты, пересекающиеся с направлениями на Солнце. Интенсивные излучения наблюдаются на некоторых фиксированных частотах. К ним, например, относится излучение межзвездного водорода на длине волны Л=21 см. Электростатические помехи создаются в результате процесса электризации различных тел. Эта помеха может возникнуть в практике судовождения. Антенна судового радиоприемного устройства (РПУ) может находиться в поле заряженных электричеством облаков или в статическом электрическом поле на металлической поверхности судна, вызванном трением частиц с воздухом и стекающим с острых кромок в виде разрядных токов. Помехи также могут создаваться за счет токов стекания (утечки) с непроводящих участков поверхности судна или за счет искровых разрядов между изолированными и заземленными металлическими участками элементов конструкции судна.
Электромагнитная совместимость, помехоустойчивость, помехозащищенность, электромагнитная защищенность больших радиосистем. Основные понятия
Электромагнитная совместимость технических средств определяется в [50] как способность технического средства функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам. Комплексность проблемы обеспечения ЭМС состоит в том, что эта проблема проникает почти во все существующие направления радиоэлектроники, устанавливает взаимосвязи между ними и объединяет в единое целое. Проблема ЭМС радиоэлектронных средств (РЭС) развивалась и обострялась вместе с совершенствованием РЭС. Рассмотрим назначение судовых РЭС. Основная их функция - решение задач информационного обеспечения и управления, а именно [89]: поиск, обнаружение и измерение координат различных объектов в пространстве; судовождение и ориентирование, обеспечение безопасности плавания; связь между объектами в группе и группы объектов с центром управления, реализуемая с помощью электромагнитных (а в ряде случаев с помощью акустических и световых) волн; построение электронных преобразователей и приборов для измерения и контроля различных параметров среды, а также характеристик особенностей функционирования и состояния объектов, работающих в водной среде. Радиоэлектронные средства играют основную роль в обеспечении судна информацией, необходимой для его работы. В зависимости от выполняемых функций информационные системы делят на следующие группы [89]: передачи информации; метрические, включающие радио- и гидролокационные станции; управления и регулирования; обработки; хранения и отображения информации. Каждая группа связана с определенными каналами поступления информации на судно. Основные из этих каналов: системы обзора пространства; каналы связи; информация, выделяемая путем обработки результатов предшествующих измерений; априорная информация, хранящаяся на судне; эта информация получена ранее на основе анализа множества ситуаций определенного вида; ее обычно представляют в форме усредненных по множеству реализаций характеристик; информация, полученная в результате анализа обстановки с помощью специальных устройств-индикаторов состояний, находящихся на судне (информация о распределении помех по диапазону, их статистических характеристиках и т.п.). Для судового радиооборудования характерны высокая концентрация РЭС, связь выполняемых ими функций с задачами носителя, учет движения носителя. Эти обстоятельства требуют при разработке РЭС решать такие задачи, как обеспечение совместной работы средств, всемерное использование информации (имеющейся и получаемой), комплексирование устройств и систем с целью улучшения их функционирования. Иными словами, существует острая проблема электромагнитной совместимости РЭС на судне. Специфика решения задачи обеспечения ЭМС на судах [84] заключается в том, что в условиях судна ЭМС в основном зависит от влияния вторичных излучателей, к которым относятся мачты, трубы и различные надстройки, в непосредственной близости от которых устанавливаются приемо-передающие антенны. Влияние вторичных излучателей приводит к нарушению нормального режима работы радио- и навигационного оборудования, а именно: нарушается согласование аппаратуры с антеннами, приводящее к значительному снижению мощности, излучаемой судовыми передатчиками и ухудшению чувствительности приемников;искажаются диаграммы направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что нарушает работу радиоканала между судном и берегом. В частности, существенное влияние на эффективность работы судового радиоканала оказывает искажение диаграммы направленности в вертикальной плоскости, что характерно для KB связи. Как правило, эти антенны устанавливаются на трубах, мачтах и кронштейнах высоко над проводящей плоскостью, и как излучение, так и прием приходит под большими углами к горизонту. В результате такой установки излучаемая антенной энергия уходит в атмосферу, а уровень принимаемого сигнала низкий, и радиоканал оказывается низкого качества. Задачу обеспечения ЭМС РЭС часто отождествляют с таким понятием, как обеспечение помехоустойчивости. Однако это различные понятия. Помехоустойчивость или устойчивость к электромагнитной помехе определяется в [50] как способ технического средства сохранять заданное качество функционирования при воздействии на него внешних помех с регламентируемыми значениями параметров при отсутствии дополнительных средств защиты от помех, не относящихся к принципу действия или построения технического средства.
Количественно помехоустойчивость характеризуется степенью соответствия принятого сообщения переданному. Эту величину называют критерием достоверности передачи информации. При передаче дискретных сообщений критерием достоверности является вероятность ошибки при передаче одного символа или одного бита информации.
Помехоустойчивость передачи дискретных сообщений определяется совместным действием большого числа взаимосвязанных факторов: избыточностью сообщений, способом кодирования, свойствами сигналов-переносчиков, видом модуляции, характером искажений сигналов и помех в канале, нарушением синхронизации передаваемых и принимаемых сигналов, способами демодуляции и декодирования принимаемых сигналов.
Проанализировать помехоустойчивость систем с учетом всех этих факторов не удается из-за сложности решения задач в такой общей постановке. Поэтому оценку помехоустойчивости проводят по этапам и на каждом этапе определяют влияние того или иного фактора на помехоустойчивость. Сравнение полученных результатов позволяет сделать вывод о том, какие факторы являются определяющими. Если можно получить решение задачи в более общей постановке, то определяют совместное влияние двух или нескольких факторов. Таким образом, методом последовательных приближений к реальным условиям помехоустойчивость определяют все более точно.
Экспертные основы для оценивания эффективности функционирования АСУДС
Для АСУДС, включающей АИС, в качестве состояния системы используется статистическая информация: номер MMSI (если имеется), позывной и название судна, длина и ширина, тип судна; а также информация, связанная с выполняемым рейсом: осадка судна, опасный груз (тип), порт назначения и расчетное время прибытия.
В качестве возмущающих (входных) воздействий можно рассматривать динамическую информацию: координаты судна с указанием точности и достоверности данных, курс относительно грунта, скорость относительно грунта, направление.
Предположим, что U = \и\- множество допустимых управлений, формируемых АСУДС. При этом WJJ. Є С/ представляет собой текущее управление, сформированное на анализе текущей ситуации S и ориентированное на (к+1)-ю ситуацию Sk+i- Реализация сформированного решения приводит к реакции системы G, которая проявляется в переходе G из состояния х в состояние Xk+i под воздействием управляющего воздействия Мк Є U
Существуют различные математические модели сложных систем. Рассмотрим их подробнее. Они представлены на рис. 4.5. Детерминированные модели используются тогда» когда можно отказаться от учета случайных параметров системы. При случайных значениях величин, определяющих внутреннее состояние БС и внешние воздействия, модель только вероятностная. При этом, если число случайных параметров мало, то возможно построение модели на основе теории вероятностей, случайных процессов и исследования операций. При большом числе случайных величин (параметров) используют статистическую модель на основе метода статистических испытаний или заменяют случайные параметры их математическими ожиданиями, после чего модель системы рассматривают как квазидетерминирован-ную. В этом случае можно утверждать, что через массу случайностей проявляется основная закономерность развития системы, и расчет по средним значениям обеспечит необходимую точность. Наибольший интерес представляют неопределенные (эвристические) модели систем. В современных больших информационных и технических системах, которые должны работать в разнообразных и меняющихся условиях, не только заранее неизвестны многие характеристики сигналов и помех, но и по различным причинам они не могут быть предварительно определены [29]. Априорная неопределенность в отношении сигналов и помех характерна в первую очередь для систем, работающих при мешающем воздействии других систем (в частности, РЭС). Помеховая обстановка в таких системах отличается сильной изменчивостью из-за непостоянства числа одновременно работающих РЭС, а также уровней и характеристик их излучений. Поэтому структура системы не должна зависеть от априорно неизвестных характеристик сигналов и помех. Методы описания и синтеза оптимальных систем при априорной неопределенности можно найти в [75,76,83,104]. Сущность системного подхода при анализе АСУДС, как большой технической системы, заключается в следующем: определить функцию каждого элемента в составе АСУ, а затем в системе связи, указав характер его внешних связей при учете других элементов своего узла связи, взаимодействующих радиоцентров других узлов связи и внешней среды; определить функции всех компонентов в системе связи с судами или в береговой системе связи при обязательном характере связей этого компонента внутри автоматизированной системы радиосвязи и АСУДС в целом.Задачей автоматизированной СУДС является передача от отправителя к получателю информации, необходимой для управления судами. Средства радиосвязи являются основной частью автоматизированных СУДС. Высокая эффективность этих систем может быть достигнута только с использованием таких средств связи, которые способны передавать информацию с требуемыми скоростями и заданным качеством. Эффективность - одно из фундаментальных свойств любой системы, которое непосредственно сопоставляется с результативностью ее применения. АСУДС считаем большой технической и информационной системой. В информационных системах (ИС) понятие эффективности во многих случаях используется в качестве основного показателя качества ее функционирования. Для описания такого сложного и многопланового понятия, как эффективность, используется целый набор разнородных показателей, отражающих те или иные классификационные признаки. Вариант классификации показателей эффективности информационных систем приведен на рис. 4.6 [28]. Процесс оценивания качества информационных систем реализуется в два этапа: на первом этапе производится измерение характеристик ИС, т.е. определение или вычисление ее показателей (количественных или качественных), а на втором - формирование решения по принятому критерию, принадлежащему одному из классов: пригодности, оптимальности, превосходства. Окончательный выбор показателя и критерия эффективности информационной системы осуществляется исходя из цели, в интересах которой создавалась эта система. Так, например, информационная система АСУ создается с целью повышения качества формируемых управляющих решений.
