Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния и перспектив развития комплексов радиомониторинга и обоснование необходимости их интеллектуализации . 11
1.1 Анализ современных комплексов и систем радиомониторинга 11
1.2 Анализ путей повышения защищенности радиосистем от технических средств негласного съема информации 16
1.3 Разработка требований к интеллектуальным информационным системам управления защищенностью радиосистем 29
1.4 Анализ применения геоинформационных технологий в комплексах радиомониторинга 34
1.5 Математическая модель функционирования адаптивных комплексов радиомониторинга радиосистем, состоящих из радиоустройств различного функционального назначения 48
1.6 Формализация и математическое описание процесса управления защищенностью радиосистем 53
Выводы по первому разделу 63
2 Разработка методики адаптивного управления функционально-параметрической защищенностью сложных радиосистем на основе радиомониторинга их функционирования
2.1 Математическая модель процесса радиотехнического контроля 65
2.2 Разработка комбинированного алгоритма распознавания и идентификации радиоустройств 72
2.3 Разработка методики адаптивного управления функциональной и параметрической защищенностью радиосистемы на основе
радиомониторинга за её функционированием 85 2.4 Математическая модель процесса управления режимами работы 92 радиоустройств различных классов 2.5 Разработка методики радиомониторинга радиосистем на основе реконфигурации их структуры 95
Выводы по второму разделу 100
3 Разработка методических рекомендаций по структуре и алгоритмам функционирования мобильных адаптивных комплексов радиомониторинга с применением геоинформационньгх технологий 102
3.1 Структура и основные принципы построения мобильного адаптивного комплекса радиомониторинга 102
3.2 Алгоритмы управления параметрической и функциональной защищённостью радиосистем 113
3.3 Разработка технических решений по построению мобильного адаптивного комплекса радиомониторинга 118
3.4 Разработка специального программного обеспечения мобильного адаптивного комплекса радиомониторинга на основе геоинформационных технологий 124
Выводы по третьему разделу 140
Заключение 141
Список литературы
- Разработка требований к интеллектуальным информационным системам управления защищенностью радиосистем
- Математическая модель функционирования адаптивных комплексов радиомониторинга радиосистем, состоящих из радиоустройств различного функционального назначения
- Разработка комбинированного алгоритма распознавания и идентификации радиоустройств
- Алгоритмы управления параметрической и функциональной защищённостью радиосистем
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Настоящее время характеризуется широким внедрением в различных отраслях народного хозяйства информационных технологий как совокупности методов, математических моделей технологических процессов и программно-технических средств, обеспечивающих сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информации с целью повышения эффективности процесса использования информационного ресурса.
Владение информацией необходимого качества является залогом успешного выполнения поставленных перед информационными системами (ИС) задач. В этих условиях потери от нарушения целостности или конфиденциальности информации могут носить поистине катастрофический характер. В связи с этим, вопросам защиты информации и обеспечения информационной безопасности ИС уделяется особое внимание.
Указом Президента РФ от 9 сентября 2000 года утверждена «Доктрина информационной безопасности Российской Федерации». В Доктрине особо подчеркивается необходимость первоочередного решения задачи обеспечения технологической независимости Российской Федерации в важнейших областях информатизации, телекоммуникации и связи, определяющих ее информационную безопасность, и в первую очередь в области создания специализированной вычислительной техники. Обращается внимание на необходимость разработки современных методов и средств защиты информации, обеспечения безопасности информационных технологий.
В настоящее время большое внимание уделяется развитию мобильных компонент ИС - радиоэлектронных средств (РЭС), радиосистем (PC) и радиоустройств (РУ) различного функционального назначения, входящих в состав пространственно-распределенных ИС. Обладая целым рядом безусловных положительных качеств, обеспечивая высокую мобильность элементов ИС, PC и РУ имеют существенный недостаток - их излучения могут быть перехвачены средствами технических систем негласного съема информации (ТС НСИ).
На основе обработки и анализа перехваченных радиосигналов злоумышленниками может быть получена ценная информация о параметрах и режимах работы отдельных РУ, о структуре конфигурации PC в целом, о местоположении и характере объектов, на которых они установлены. В последующем эта информация может быть использована при организации и проведении злоумышленниками мероприятий, направленных на нарушение целостности функционирования как отдельных РУ, так и PC в целом, мероприятий по негласному съему информации.
Следующим не менее важным фактором является недетерминированность помеховой обстановки в зоне работы PC и РУ, источником которой могут быть как промышленные объекты, нелицензионные радиопередатчики, так и источники преднамеренных помех.
В этих условиях важной задачей является поддержание заданного уровня защищенности PC. Следует отметить, что обеспечить эффективное функционирование PC в этих условиях возможно лишь на основе радиотехнического контроля за их функционированием и оперативного управления всеми имеющимися ресурсами PC. С этой точки зрения для PC защищенность следует рассматривать, как способность противостоять обнаружению радиосигналов РУ и измерению их параметров (параметрическая защищенность) и способность PC противостоять вскрытию ее структуры и состава конфигурации (функциональная защищенность). Таким образом, одной из основных задач в процессе обеспечения защищенности PC является задача контроля за функционированием PC и принятие на этой основе управляющих решений по поддержанию заданного уровня параметрической и функциональной защищенности.
Для решения задач защиты от ТС НСИ и обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) в PC необходимо управлять одновременно несколькими
параметрами передачи: мощностью передаваемого сигнала; рабочей частотой; скоростью передачи информации; видом и параметрами модуляции; способом кодирования. Одновременно с параметрами передачи должны изменяться соответственно частота настройки приемника радиотехнического контроля (РТК) и способы обработки принимаемых сигналов. В целом влияние каждого из указанных параметров на качество функционирования PC противоречиво. Так, например, увеличение мощности передаваемого сигнала может повысить помехоустойчивость системы, но одновременно уменьшает ее защищенность. Изменение способа помехоустойчивого кодирования или уменьшение скорости передачи цифровой информации, в свою очередь, повышает помехоустойчивость, но снижает оперативность. Из этого следует, что применение того или иного способа адаптации должно осуществляться с учетом конкретных требований к радиосистеме в процессе ее применения по назначению, что обуславливает возникновение проблемы интеллектуализации процессов радиотехнического контроля (РТК) и управления защищенностью РУ и PC на основе автоматизации получения и использования новых знаний о РУ и PC и условиях их функционирования.
Как и насколько надо уменьшить неопределенность перед тем, как приступить к действиям по управлению защищенностью радиосредств, какие действия можно считать рациональными при наличии неопределенности - это противоречие должно решаться с помощью адаптивных комплексов радиомониторинга (АКРМ) РУ и PC. Под радиомониторингом (РМ) понимается непрерывный РТК за работой РУ и PC, оценка их состояния и идентификация характеристик защищенности радиосредств, управление состоянием РУ и PC с целью достижения заданного уровня защищенности.
Анализ современных комплексов и систем радиомониторинга PC и РУ показал, что их основное назначение заключается в решении классической задачи пространственно-временной обработки радиосигналов. Главной задачей существующих комплексов радиомониторинга является лишь контроль за работой PC и РУ, определение основных информационных параметров излучений. Такие комплексы не решают задач защиты PC и РУ от ТС НСИ, а только обеспечивают решение задач оценки ЭМС.
Основным средством формирования информационного ресурса АКРМ, в состав которого входят база данных и база проблемно-ориентированных знаний, является геоинформационная система (ГИС).
Исследование современного состояния вопроса применения информационных технологий в процессе РМ выявило разнородность используемого специального математического обеспечения, низкую оперативность подготовки исходных данных для расчетов и слабую визуализацию выходной информации. Эти недостатки могут быть устранены за счет создания единой информационной среды АКРМ с использованием геоинформационной технологии, обеспечивающей высокий уровень визуализации информации и снижение трудозатрат при подготовке исходных данных для расчетов.
Основное отличие геоинформационных систем (ГИС) от их многочисленных аналогов (системы дистанционного зондирования и геопозиционирования, обработки изображений и т.п.) - это наличие мощного аппарата пространственного анализа, позволяющего не просто отслеживать и оценивать связи PC, РУ и их состояния, но и формировать запросы, включающие как обычные арифметические и логические, так и топологические составляющие. Имеется в виду наличие в ГИС возможностей определения расстояний, площадей, зон, направлений, принадлежности к заданной территории и т.д. База данных ГИС содержит оперативную информацию о PC и решаемой в текущий момент задачи с учетом особенностей радиоэлектронной обстановки в районе функционирования радиосистемы.
Актуальность работы определяется необходимостью разработки новых организационно-технических решений, позволяющих обеспечить проведение радиотехнического контроля за функционированием PC и принятие на этой основе управляющих решений по поддержанию заданного уровня параметрической и функциональной защищенности PC.
Исходя из этого, в качестве объекта исследования выбран адаптивный комплекс радиомониторинга радиоэлектронных средств, а предметом исследования является научно-методический аппарат построения адаптивных комплексов радиомониторинга используемых для управления защищённостью радиосистем с применением геоинформационных технологий.
Цель диссертационной работы - повышение функционально-параметрической защищенности PC в условиях возрастания возможностей технических систем негласного съёма информации.
Для достижения поставленной цели в диссертации сформулирована и решена научная задача, которая состоит в разработке принципов построения и алгоритмов функционирования мобильных адаптивных комплексов радиомониторинга на основе применения геоинформационных технологий.
Результаты, выносимые на защиту:
Математическая модель функционирования мобильных адаптивных комплексов радиомониторинга сложных радиосистем, состоящих из радиоустройств различного функционального назначения.
Методика адаптивного управления функционально-параметрической защищенностью сложных радиосистем на основе радиомониторинга их функционирования.
Методические рекомендации по структуре и алгоритмам функционирования мобильных адаптивных комплексов радиомониторинга с применением геоинформационных технологий.
Научная новизна результатов заключается в том, что впервые:
разработаны математические модели функционирования адаптивного комплекса радиомониторинга, процесса радиотехнического контроля и процесса управления режимами работы РУ различных классов на основе принципов динамической адаптации;
методика управления защищённостью радиосистемы учитывает уровни параметрической и функциональной защищенности радиоустройств и позволяет управлять ими на основе радиомониторинга и реконфигурации структуры радиосистемы;
разработаны рекомендации по построению мобильных АКРМ с применением геоинформационных технологий.
Научная значимость результатов состоит в разработке научно-методического аппарата, позволяющего обосновать принимаемые решения по управлению уровнем параметрической и функциональной защищенности PC с использованием адаптивного комплекса радиомониторинга с применением геоинформационных технологий.
Практическая значимость научных результатов заключается в разработке способов управления уровнем параметрической и функциональной защищенности PC, при реализации которых вероятности параметрической и функциональной защищённости в различных условиях могут быть повышены на 20% и 30% соответственно, а оперативность реагирования на изменения радиоэлектронной обстановки в 2 раза.
Полученные в работе теоретические результаты, положены в основу решения задачи синтеза алгоритмов и устройств, реализующих основную целевую функцию АКРМ в составе ГИС.
Достоверность полученных результатов подтверждается и обеспечивается: применением апробированного научно-методического аппарата системного анализа и адаптивного управления с использованием теории управляемых случайных процессов; корректным и доказательным использованием принятых ограничений и допущений при решении частных задач; использованием опыта проектирования и эксплуатации комплексов радиомониторинга различного назначения.
Реализация и внедрение результатов. Результаты исследований использовались в виде математических моделей и алгоритмических средств при разработке автоматизированных систем управления в МОУ «Институте инженерной физики» (г. Серпухов, Московской области), в учебном процессе кафедры автоматизированных
систем управления Серпуховского ВИ РВ (г. Серпухов Московской области) ОАО Концерн «Созвездие» (г. Воронеж).
Апробация диссертационной работы. Основные результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях межведомственного, межрегионального и Всероссийского уровней (г. Серпухов, г Москва, г. Протвино).
Публикации по работе. По теме диссертации опубликовано 17 работ, 11 статей в научно-технических сборниках и трудах конференций, 3 статьи опубликованы в журнале, входящем в перечень журналов ВАК, подготовлены материалы в 3 отчета о НИР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов и заключения, списка литературы, насчитывающего 124 наименования. Работа изложена на 153 страницах и содержит 16 рисунков и 13 таблиц.
Разработка требований к интеллектуальным информационным системам управления защищенностью радиосистем
Проведенный анализ методов оценки защищенности показал, что PC свойственны следующие основные недостатки: — расчетные методы оценки защищенности могут быть использованы лишь для задания требований по защищенности PC на этапах их разработки и испытаний; — применение расчетных методов оценки для объектов, меняющих свое местоположение, малоэффективно; — не представляется возможным в полной мере осуществить экспериментальную проверку результатов расчета при организации и проведении радиоконтроля за функционированием PC, так как существующие средства контроля в принципе не позволяют произвести оценку состояния защищенности по частным и обобщенным показателям; — по результатам оценки и радиоконтроля не представляется возможным принятие оперативных мер по обеспечению заданного уровня защищенности, так как управление этим процессом в настоящее время носит чисто организационный характер; — на протяжении ряда лет задача обеспечения защищенности радиосистем метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов радиоволн решается на основе введения различных пространственных, частотных и временных ограничений на использование радиосредств с последующем радиоконтролем, который предусматривает выявление: нарушений в процессе функционирования PC, отклонений от установленных правил радиообмена; отклонений режимов работы радиосредств от заданных; демаскирующих признаков в работе PC.
Следует отметить, что дальнейшее повышение защищенности PC не может быть реализовано без выявления и последующего анализа демаскирующих признаков в работе радиосредств.
В качестве демаскирующих признаков, используемых для распознавав ния радиосредств, часто рассматриваются временные характеристики ведения радиосвязи, (длительность сеанса связи, время вхождения в связь, количество перестроек режимов работы радиопередающих устройств, число из-менений радиоданных за сеанс связи).
В отдельных случаях отбор признаков из всей совокупности технических параметров основывается на экспериментальном измерении приращения энтропии. Однако следует отметить, что приреализации данного метода распознавания РУ средствами негласного съема информации может потребоваться значительное количество различных технических средств. С другой стороны, по мере внедрения на объекте автоматизированных систем связи большинство из. указанных демаскирующих признаков оперативно-тактического характера потеряют свое значение. Наибольшей информативностью обладают технические демаскирующие признаки в работе PC. Среди них такие, как динамический уровень напряженности электромагнитного поля, несущая и тактовая частота излучений их спектральный состав. При решении задач негласного съема информации по вскрытию радиосредств и PC в целом особенно возрастает значение технических информационных признаков в работе радиосредств. Поэтому в процессе проведения радиоконтроля этим признаком должно быть уделено особое внимание:
С целью создания препятствий по классификации радиоустройств и выбору целей для противодействия ТС НСИ специалисты возлагают большие надежды на применение различного рода ложных радиопередач. В целом же, по их мнению, ключом успеха в эффективной нейтрализации любых угроз по радиоэлектронному подавлению средств радиосвязи является динамическое управление всеми электронными ресурсами. Современные автоматизированные комплексы для ведения борьбы с ТС НСИ, совмещают функции средств обнаружения и радиоэлектронного подавления. После обработки и идентификации принятых от радиосредств излучений специализированная ЭВМ производит оценку эффективности средств, имеющихся в распоряжении, и вырабатывает решение на проведение мероприятий по защите от негласного съема информации. С учетом полученных оценок руководство организации выбирает тот или иной тактический вариант применения имеющихся в распоряжении средств противодействия ТС НСИ. В перспективе планируется широкое использование для целей защиты от негласного съема информации дистанционно-управляемых автоматических систем.
Современные методы защиты информации в различных информационных системах классифицируются по? используемым средствам защиты. При этом могут быть выделены организационные, программные и технические методы защиты.
Организационные методы обеспечивают защиту информации на основе установленных прав и обязанностей, исполнителей и норм поведения, они также определяют подбор и подготовку персонала в соответствии с требованиями конфиденциальной информации.
Программные методы защиты заключаются в том, что при каждой попытке проникновения в защищаемую систему выполняется программа, которая идентифицирует пользователя и определяет его права, а также осуществляется защита файлов, операционных систем и программ пользователей.
Технические методы обеспечения защиты информации предусматривают введение специальной аппаратуры и устройств в состав защищаемой системы, позволяющих тем или иным способом следить за попытками проникновения в систему и осуществлять отказ в доступе [38,58]. Кроме того, методы защиты могут классифицироваться также по возможным способам предупреждения несанкционированного доступа к системе и по уровню защиты. При этом выделяются следующие методы: - препятствие проникновению с использованием различных физических преград; - управление доступом к ресурсам системы, состоящее в установлении регламента использования всех ресурсов системы и контроля за его выполнением; - маскировка информации на основе целенаправленного преобразования данных (криптографическое закрытие данных); - принуждение как способ защиты, при котором персонал вынужден соблюдать установленные правила доступа; - побуждение как способ защиты, при котором соблюдение правил защиты информации определяется моральными, психологическими и этическими мотивами.
Применительно к радиосистемам (PC) различного функционального назначения защищенность следует рассматривать как способность PC противостоять обнаружению ТС НСИ радиосигналов радиоустройств (РУ), определению их параметров, структуры и состава конфигурации PC. Для снижения эффективности ТС НСИ проводится радиоэлектронная маскировка (РЭМ), которая может быть представлена энергетической, структурной и информационной маскировкой.
Энергетическая РЭМ представляет собой комплекс мероприятий по уменьшению уровня мощности полезного сигнала активными и пассивными методами. В свою очередь, структурная РЭМ предусматриваем использование средств активной радиоэлектронной маскировки и применение в PC сигналов сложной формы - широкополосных шумоподобных сигналов.
Математическая модель функционирования адаптивных комплексов радиомониторинга радиосистем, состоящих из радиоустройств различного функционального назначения
На количество РУ, информационных параметров и время управления при этом заданы определенные ограничения.
Таким образом, принцип управления параметрической защищенностью PC заключается в измерении и корректировке основных информационных параметров РУ с целью сближения математического описания действующего РУ с его эталонной моделью. Принцип управления функциональной защищенностью заключается в изменении типа и числа РУ различных классов, структуры конфигурации и типа связей между РУ в радиосистеме. На приведённом ранее рисунке 1.3 представлена обобщенная структура адаптивного управления защищенностью радиосистемы от ТС НСИ.
Задача управления защищенностью PC в общем случае охватывает широкий круг вопросов структурного, информационного и эвристического характера. При этом под управлением понимается процесс целенаправленного изменения состояния (или выхода) некоторой управляемой подсистемы (объекта управления), осуществляемый путем воздействия на нее управляющей подсистемы (субъекта управления). Основные идеи, положенные в основу различных видов управления, составляют принципы управления. В теории оптимального управления выделяются принцип программного управления, принцип управления по возмущению и принцип управления с обратной связью в функции от текущих значений выхода системы или от оценок ее состояния. С точки зрения решаемой в данной работе задачи важнейшее место среди перечисленных принципов управления занимает принцип управления с обратной связью на основе оценки состояния управляемой подсистемы в условиях неопределенности, вызванной недостатком априорных данных об истинном состоянии управляемой подсистемы. В теории управления подобные методы получили название адаптивных, а соответствующие системы управления называются адаптивными.
Для достижения-основной цели адаптивного управления сложной системой - максимизации качества ее функционирования- должны быть решены такие задачи, как формализация и математическое описание процесса управления состоянием системы, оценка состояния системы по результатам наблюдения, идентификация - характеристик системы и формирование управляющих воздействий по изменению ее состояния иструктуры.
Задача формализации и математического описания процесса управления состоянием системы является одной из центральных научных задач при исследовании сложных адаптивных систем: В. основу ее могут быть- положены идеи и результаты, полученные в научных дисциплинах, относящихся к обработке информации и принятию решений в условиях неопределенности и, прежде всего, в теории адаптивного управления различными классами объектов. Важнейшим элементом этой теории являются принципы математического моделирования объектов контроля и управления; Математические модели, описывающие функционирование объектов контроля и управления, должны определять степень управляемости оптимизируемых адаптивных процессов. Полнота отражения моделью динамических свойств объекта влияет на эффективность и трудоемкость как процессов оценивания и идентификации, так и процесса оптимизации [13, 31, 44, 91].
Формализация поставленной задачи моделирования и ее математическое описание - это наиболее трудный» и нестандартный этап исследований и разработок адаптивных систем. Как правило, разрабатываются модели двух типов. Модель первого типа используется для синтеза алгоритмов управления и выбора способов формирования управляющих сигналов. Модель второго типа необходима для проведения исследований и отладки разработанного алгоритмического обеспечения системы управления в период вычислительных экспериментов.. При разработке математических моделей, как правило, принимаются различные допущения, упрощающие и схематизирующие реальный процесс. Значительным упрощением математической модели объекта является ее линеаризация. Что касается моделирования радиосистем и радиоустройств как объектов контроля и управления; то имеющиеся здесь результаты в основном относятся к области математического описания сигналов и помех, действующих на входах радиоприемников различного назначения, оценки искажений и корректирования параметров сигналов в системах передачи информации. Однако математические аспекты теории адаптивного управления параметрами, алгоритмами функционирования РУ с структурой конфигурации PC еще не получили достаточного развития. Имеющиеся в этой области научные результаты в основном касаются вопросов информационного взаимодействия между РУ различного назначения.
В целом же следует отметить, моделирование объектов управления в зависимости от степени детализации рассматриваемых процессов, можно выполнить на микро-, макро- и метауровнях.
Математической моделью объекта на микроуровне является система дифференциальных уравнений с заданными начальными условиями. Система уравнений, как правило, известна, но точное решение ее можно получить лишь для частных случаев. Поэтому возникает задача построения дискретной модели объекта на основе метода конечных разностей. В случаях, когда получаемая при дискретизации аппроксимирующая система алгебраических уравнений имеет высокий порядок, то при моделировании сложных объектов необходимо вводить ряд допущений и упрощений и переходить к моделированию на макроуровне. Основу математической модели объекта на макроуровне составляют компонентные уравнения отдельных элементов и топологические уравнения, отражающие связь между элементами. Для получения указанных уравнений могут быть использованы такие формальные методы, как табличный, узловой и переменных состояний. Для сложных объектов управления размерность математической модели становится высокой, что обусловливает переход к моделированию на метауровне.
При моделировании процессов адаптации на метауровне предмет исследований будет определяться функциональным назначением объекта контроля и управления. С этой точки зрения можно выделить три категории объектов: автоматизированные системы передачи информации (АСПИ); системы автоматического управления (САУ); автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП).
Задача оценки состояния системы по данным измерительной информации в современной теории динамических систем получила название задачи наблюдения состояния. В связи с тем, что априорная информация о системе и ошибки измерений имеют случайный характер, детерминированная постановка-задачи наблюдения состояния вводится лишь на начальном этапе исследований, а затем производится переформулировка ее как стохастической. В основе решения задачи наблюдения лежат положения теории фильтрации. Для стационарных сигналов и помех применяется фильтр Винера как линейное, стационарное и физически реализуемое устройство, оптимальное для сигналов с гауссовским распределением. Оценивание состояния в случае, когда полезный сигнал и помеха имеют стохастический характер, и некоторые компоненты вектора состояния объекта не поддаются непосредственному измерению, может быть осуществлено с помощью фильтра Калмана. Этот фильтр можно представить как устройство-для обработки результатов измерений, искаженных помехами. Обработка должна осуществляться таким образом, чтобы получить оптимальную оценку некоторой переменной.
Разработка комбинированного алгоритма распознавания и идентификации радиоустройств
Принцип управления уровнем функциональной защищенности PC заключается в изменении типа и числа РУ различных классов, структуры конфигурации и типа связей между РУ в радиосистеме. Данный вид управления осуществляется на основе результатов оценки и прогнозирования вероятности функциональной защищенности Рфз. При этом необходимо осуществить решение двух основных задач: — формирование множества управляющих воздействий на РУ с целью реализации программы придания составу PC необходимых свойств, связан ных с режимами работы радиоустройств на излучение; - формирование заданной структуры радиосистемы с целью рекон фигурации исходной PC с образованием новой регулярной структуры.
Теоретическую основу решения задачи создания программы изменения режимов работы РУ различных классов с целью формирования определенного состава PC составляют методы математического программирования. Поскольку данная задача требует целочисленного решения, то при формировании режимов работы РУ может быть использован метод целочисленного программирования. Задача целочисленного программирования может быть сформулирована как задача линейного программирования с учетом требования, что значения искомых переменных должны быть целыми неотрицательными числами.
Математическая модель процесса управления режимами работы РУ различных классов (имитирующих, дезинформирующих и др.) в общем виде может быть представлена следующим образом.
Пусть в составе радиосистемы имеется / классов радиоустройств в количестве gi(i = \,2,...,l) единиц. Для каждого класса РУ можно задать m различных видов работы, которые входят в комплект исходных данных соответственно в количестве Pj (і = 1, 2,...,m) единиц. Известна оперативность у у, с которой в радиоустройстве /-го класса задается j вид работы на излучение. Необходимо сформировать такую программу управляющих воздействий на РУ, которая обеспечила бы подготовку к работе с заданным режимом максимального количества радиоустройств при известном ресурсе времени. Если Уц характеризует количество управляющих воздействий на і-е РУ с целью формирования j - го вида работы, то на все классы РУ за единицу времени их будет
Если в каждый комплект исходных данных по определению режима работы РУ входит р видов работы, то отношение Y Ір будет определять количество комплектов, которые можно составить из видов работы у. Количество полных комплектов по всем видам работы будет определяться наименьшим значением этого отношения. Необходимым условием полной комплектности исходных данных для каждого РУ является выполнение соотношения
После задания для всей совокупности РУ требуемых режимов работы может быть осуществлено управление составом и структурой конфигурации радиосистемы с целью повышения ее функциональной защищенности. При этом эвристические принципы управления состоянием PC будут определяться классом структур. Известны иерархические, неиерархические и смешанные структуры систем. В функциональном отношении иерархические структуры более экономичны. Однако, учитывая перспективы развития сложных многофункциональных PC, следует рассматривать и особенности управления смешанными структурами радиосистем. В общем случае под структурой системы понимается упорядоченное фиксированное множество объектов и отношений между ними. В зависимости от взаимодействующих систем отношения между объектами могут иметь детерминированный или вероятностный характер. Структурные отношения в системе и состав объектов управления являются основой формирования заданной конфигурации системы.
Таким образом, если для PC задан состав радиоустройств Gpy ={і 2 -,т}и структурные отношения Вру =[BS,BV], В виде параметров и показателей связей между РУ различных классов, то можно при помощи композиции построить необходимую для данной радиосистемы конфигурацию, т.е. в соответствии с заданными ограничениями конфигурацию Кх перевести в конфигурацию К2 с образованием новой регулярной структуры PC.
Следует, отметить, что все большее внимание в настоящее время в решении проблемы обеспечения качества функционирования сложных систем уделяется исследованию возможных путей изменения (реконфигурации) структуры PC. Теоретическую основу реконфигурации систем составляют методы адаптивного управления [26,77,87,109].
Указанный подход может быть использован и при моделировании процесса перехода исходной конфигурации Корс структуры PC в некоторую конечную конфигурацию К , удовлетворяющую заданным требованиям по
функциональной защищенности. Процесс реконфигурации PC в этом случае должен отражать развитие структуры доминирования исходной конфигурации К {}Q) в конфигурацию KKpc[t0+Aty) за интервал At управления состоянием радиосистемы. В основу решения задачи управления структурой конфигурации PC может быть положен математический аппарат комбинаторных абстрактных структур, теории образов и искусственного интеллекта. При решении задачи управления структурой конфигурации PC должны, быть учтены результаты радиотехнического контроля параметров сигналов РУ и идентификации характеристик параметрической защищенности PC. Иначе говоря, на определенный момент времени tQ функционирования PC должно быть задано описание исходной конфигурации радиосистемы
Фундаментальную характеристику каждого РУ необходимо задать в виде индекса a{gi) класса радиоустройств. Структуру связей В (g) необходимо представить в виде характера связей (входные и выходные) между РУ и показателя связей. Описание исходной конфигурации радиосистемы К , таким образом, представляет собой однородную по времени математическую модель PC. Для реализации функции управления конфигурацией PC необходимо ее однородную модель дополнить стохастическим механизмом соединения и обрыва связей между радиоустройства.
Алгоритмы управления параметрической и функциональной защищённостью радиосистем
DM642 использует двухуровневую кэш-архитектуру и имеет мощный и разнообразный набор периферийных устройств. Кэш-память программ 1-го уровня (L1P) - 128 кбит табличной кэш-памяти, а кэш-память данных 1-го-уровня (L1D) - 128-кбит 2-путевого ассоциативного набора кэш-памяти. 2 уровень памяти\кэша (L2) состоит из 2 Мбитного пространства, которое совместно используется памятью программ и данных. Ь2-память может быть как табличная память, кэш-память или как их сочетание.
В состав периферийных устройств входят: три конфигурируемых видео порта; 10/100 Мбит/с сетевой-модуль Ethernet MAC (ЕМАС); модуль ввода-вывода данных управления (MDIO); VCXO интерполированный порт управления (VIC); один многоканальный буферизованный последовательный аудио-порт (McASPO); модуль последовательной шины I2C; два многоканальных последовательных порта (McBSPs); три 32-разр. универсальных таймера; 16-разр. или 32-разр. интерфейс хост-порта (HPI16/ HPI32); 16-выв. порт универсального ввода-вывода (GP0) с программируемыми режимами генерации прерываний/событий, а также 64-разр. "бесшовный" интерфейс внешней памяти (EMIFA), который позволяет связаться с асинхронной и синхронной памятью и периферийными устройствами.
Порт McASPO поддерживает одну передающую и одну приемную зоны тактирования с четырьмя выводами последовательных данных, которые могут индивидуально связываться с любой из двух зон. Последовательный порт поддерживает мультиплексное разделение по времени на каждом выводе от 2 до 32 временных интервалов. DM642 имеет достаточный частотный диапазон для поддержки всех 4 линий последовательных данных с передачей 192 кГц стерео-сигнала. Последовательные данные в каждой зоне могут быть переданы и приняты по нескольким выводам последовательных данных одновременно и отформатированы во множество вариаций межмикросхемного звукового формата Philips I2S.
Кроме того, передатчик McASPO может быть запрограммирован на вывод через несколько S/PDIF, IEC60958, AES-3, СР-430 каналов дешифрации данных, одновременно, с одним ОЗУ, содержащим полную реализацию данных пользователя и канал статусных областей.
McASPO также выполняет расширенную проверку ошибок и функции восстановления, такие как определение плохой синхронизации для каждого высокочастотного главного тактирования путем проверки нахождения частоты в установленных пределах.
Контроллер сетевого медиа-доступа (ЕМАС) является эффективным интерфейсом между ядром ЦСП DM642 и сетью. DM642 ЕМАС поддерживает протоколы и 10Base (10 Мбит\с) и 100BaseX (100 Мбит/с) как полно-дуплексном, так и в полудуплексном режиме с аппаратным управлением потоком данных и поддержкой качества обслуживания (QOS). DM642 ЕМАС использует выборочный интерфейс с ядром ЦСП с эффективной передачей и приемом данных. Дальнейшие подробности по ЕМАС приведены в» "TMS320C6000 DSP Ethernet Media Access Controller (ЕМАС) / Management Data Input/Output (MDIO) Module Reference Guide" (литературный номер SPRU628).
Порт I2C0 у TMS320DM642 позволяет ЦСП легко управлять периферийными устройствами и связаться с хост-процессором. Кроме того, стандартный многоканальный буферизованный последовательный порт (McBSP) может быть использован для связи с периферийными устройствами, содержащих последовательный интерфейс SPI.
DM642 поддерживается полным набором средств для проектирования, в т.ч.: мощный Си-компилятор, оптимизатор ассемблирования для упрощения программирования и планирования, а также Windows-интерфейс отладчика для наглядности выполняемого исходного кода.
Следующим немаловажным компонентом АКРМ является программное обеспечение. Разработка специального программного обеспечения мобильного адаптивного комплекса радиомониторинга на основе геоинформационных технологий
Специальное программное обеспечение мобильного АКРМ позволяет решать следующие задачи: - построение профилей радиотрасс, работа с матрицей высот, построение матриц высот путем преобразования исходных векторных данных района в растровый вид и дальнейшего дополнения растровой модели методом интерполяции. - расчет напряженности поля на области. Построение зон уверенного-приема с учетом рельефа местности и тактико-технических характеристик РУ. Расчет зон доступности радиоконтрольного оборудования. - определение перечня радиодоступных РЭС. Выявление и оценка источников помех. Определение зон доступности, в пределах которых возможно действие ТС НСИ. Расчет общих данных о помехах, данных о помехах по основному и побочным каналам приема, данных о комбинационных помехах. - оценка ЭМС в районе функционирования PC. Проведение мероприятий радиоконтроля. Оценка параметрической и функциональной защищенности PC. Выработка решений на корректировку информационных параметров РУ. - управление мобильным адаптивным комплексом радиомониторинга. Ведение базы данных о местоположении, составе и ТТХ РУ. Ведение журнала событий. Редактирование электронных карт. Ведение цифрового классификатора объектов.
Программное обеспечение разработано на базе ГИС «Карта-2005». Для решения задач оценки электромагнитной обстановки и построения зон распространения сигналов РУ УКВ диапазона используется алгоритм расчета радиолиний с учетом рельефа местности. Задача построения профиля радиолиний решается в автоматическом режиме средствами ГИС. Радиолиния задается опорными точками - координатами АКРМ и наблюдаемого РУ. Ре 124 зультатом является одномерный массив высот. ГИС позволяет построить профиль с учетом рельефа, строений, растительности, промышленных сооружений и с учетом кривизны земной поверхности.ГИС также позволяет сформировать матрицу высот по данным электронной карты местности (района работ). Встроенные средства позволяют работать; с трехмерным представлением матрицы высот.
