Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор и анализ систем применяемых в аэропортах 9
1.1. Анализ функциональных возможностей обеспечения безопасности используемых в аэропортах систем 9
1.2. Требования, предъявляемые к автоматизированным системам авиаперевозок пассажиров 12
1.3. Особенности обеспечения авиаперевозок пассажиров 16
1.4. Организация мер безопасности в аэропорту 17
1.5. Выводы 23
ГЛАВА 2. Методические основы построения информационной системы поддержки категорирования пассажиров 24
2.1. Определение параметров категорирования пассажиров 24
2.2. Модель состава системы категорирования пассажиров 26
2.3. Алгоритмы функционирования подсистем системы обработки и категорирования пассажиров 31
2.3.1. Алгоритм функционирования подсистемы обработки персональных данных пассажира 31
2.3.2. Алгоритм функционирования подсистемы обработки документа удостоверяющего личность пассажира 35
2.3.3. Алгоритм функционирования подсистемы обработки биометрических данных пассажира 40
2.3.4. Алгоритм функционирования подсистемы обработки документа направо проезда 52
2.3.5. Алгоритм функционирования подсистемы формирования пассажирской истории 54
2.4. Построение ситуационных моделей 58
2.5. Выводы 67
ГЛАВА 3. Построение автоматизированной информационной системы поддержки оперативного категорирования пассажиров 68
3.1.. Назначение и функциональные возможности 70
3.2. Структурная схема автоматизированной информационной системы 71
3.2.1. Серверная часть 73
3.2.2. Клиентская часть 75
3.2.3. Хранение данных 76
3.2.4. Надежность и защищенность системы 78
3.3. Интерфейс автоматизированной информационной системы поддержки категорирования пассажиров 83
3.3.1. Основы построения интерфейсов 83
3.3.2. Общие принципы проектирования пользовательских интерфейсов 84
3.3.3. Структура меню 94
3.4. Выводы 97
ГЛАВА 4. Апробация и анализ результатов работы автоматизированной информационной системы поддержки категорирования пассажиров 98
4.1. Расчет и анализ эффективности применения автоматизированной информационной системы поддержки категорирования пассажиров 98
4.2. Оценка достоверности результатов 100
4.3. Моделирование оперативной обстановки по категорированию пассажиров 102
4.4. Выводы 111
Заключение 112
Литература
- Требования, предъявляемые к автоматизированным системам авиаперевозок пассажиров
- Алгоритмы функционирования подсистем системы обработки и категорирования пассажиров
- Структурная схема автоматизированной информационной системы
- Оценка достоверности результатов
Введение к работе
В настоящее время среди множества проблем воздушного транспорта наибольшую озабоченность в мире вызывает проблема предотвращения актов незаконного вмешательства в деятельность гражданской авиации. Меры безопасности, принимаемые в аэропортах и вызванные трагическими событиями на воздушном транспорте, сегодня никому уже не кажутся чрезвычайными. Многогранность, значимость, масштабность, уязвимость объектов воздушного транспорта требуют совершенствования мероприятий и подходов к обеспечению их антитеррористической защищённости, к выработке мер по конкретным направлениям авиации, в частности пассажирские перевозки. Многоуровневый подход к осуществлению мер авиационной безопасности должен полагаться в первую очередь на работу с пассажиром, а уже затем на оборудование. Например, если пассажир определяется как представляющий угрозу, то он должен быть подвергнут более пристальному досмотру с использованием большего числа персонала и самого сложного оборудования. К пассажирам, которые, как предполагается, представляют меньшую угрозу, применяются стандартные мероприятия по досмотру. В связи с этим для согласованной, оперативной работы служб, обеспечивающих безопасность пассажиров, возникает потребность в создании автоматизированной информационной системы поддержки оперативного категорирования авиапассажиров.
В свое время велись работы по проектированию АСУ предприятий дискретно-непрерывного типа под руководством таких ученых как И.М. Бобко, Г.И. Марчук, И.М. Владовский. С появлением глобальных сетей передачи данных появились информационные системы распределенного типа, исследованием которых занимались ученые Ю.П. Ехлаков, В.И. Береговой, И.Д. Блат, Д.Н. Бараксанов и др. Вместе с тем, в источниках не описан опыт создания автоматизированных систем, объединяющих в единое информационное пространство службы обеспечения безопасности по обработке
пассажиропотока. Актуальность выбранной темы подтверждается также тем, что диссертационная работа велась с целью совершенствования мер по организации и осуществлению оперативного розыска на объектах транспорта и в пассажиропотоке в соответствии с решением региональной антитеррористической комиссии по Новосибирской области от 20.12.2004 года и «Концепции национальной безопасности РФ» в редакции Указа Президента РФ от 10.01.2004 г. №24.
Объект исследования - информационная система обеспечения безопасности пассажироперевозок (на примере аэропорта «Толмачево»).
Предметом исследования выступают средства и методы построения автоматизированной информационной системы поддержки оперативного категорирования пассажиров.
Цель заключаете я в разработке методических подходов, теоретических и практических основ создания алгоритмов автоматизированной информационной системы поддержки оперативного категорирования пассажиров.
Основные задачи исследования:
Провести анализ особенностей функционирования существующих на транспортных предприятиях, в частности в аэропортах, систем, позволяющих решать задачу выявления пассажиров.
Обосновать необходимость и выбор методов создания автоматизированной информационной системы поддержки для решения данной проблемы.
Разработать методику категорирования пассажиров и алгоритмическое обеспечение для решения проблемы выявления категорий пассажиров.
Разработать структуру автоматизированной информационной системы поддержки категорирования пассажиров.
Создать программный комплекс, реализующий алгоритмы функционирования автоматизированной информационной системы поддержки
оперативного категорирования пассажиров и апробировать его в экспериментах по выявлению пассажиров различных категорий.
Методы исследования. В ходе исследования были использованы следующие группы методов: системного анализа, теории построения автоматизированных информационных систем, сетей и баз данных.
Научной новизной обладают выносимые на защиту результаты:
инновационная методика категорирования пассажиров, обеспечивающая функциональную полноту поставленной задачи оперативного категорирования пассажиров в пассажиропотоке;
алгоритмическое обеспечение, позволяющее идентифицировать, обрабатывать и категорировать пассажиров в пассажиропотоке;
структура автоматизированной информационной системы поддержки оперативного категорирования пассажиров на основе модульного принципа построения;
средства обеспечения надежности автоматизированной информационной системы поддержки оперативного категорирования пассажиров, базирующаяся на совокупности резервного оборудования, линий связи, программно-аппаратных средств устранения отказов и применения криптографических средств защиты данных.
Практическая ценность работы заключается в том, применение полученных результатов исследования позволяет для социально-значимого объекта (аэропорта «Толмачево»):
повысить эффективность и оперативность обработки пассажиропотока на начальном предрегистрационном этапе;
повысить уровень согласованной работы всех служб по обеспечению мер безопасности пассажиров за счет включения их в единое системное информационное пространство;
повысить надежность и защищенность оперативных данных за счет применения криптографических алгоритмов и программного обеспечения.
Разработанные модели и алгоритмическое обеспечение положены в основу программного комплекса автоматизированной информационной системы поддержки оперативного категорирования пассажиров, позволяющего согласовать алгоритм работы по категорированию пассажиров всех служб, как внутренних на территории аэропорта, так и внешних (УВДТ РФ, ФСБ РФ, Пограничная и Таможенная Службы), что до сих пор не было реализовано.
Созданный программный комплекс проходит апробацию в аэропорту «Толмачево» (Новосибирская область, г. Обь), Зап.Сиб УВДТ МВД России, УФСБ РФ по НСО, что подтверждается соответствующими документами (актами о внедрении).
Основные защищаемые положения
Разработанная методика категорирования пассажиров, обеспечивающая обработку пассажиропотока с использованием параметров категоризации с целью повышения уровня оперативности и качества обработки данных.
Предложенное алгоритмическое обеспечение категорирования пассажиров на основе принципа упреждающего управления, обеспечивающее адаптивную обработку и проверку данных.
Разработанная структура и программный комплекс автоматизированной информационной системы поддержки оперативного категорирования пассажиров, позволяющие связать в одну систему работу всех специалистов, обеспечивающих безопасность на транспорте.
Полученные результаты апробации автоматизированной информационной системы поддержки оперативного категорирования пассажиров, подтверждающие повышение мер безопасности пассажиров в аэропортах.
Апробация работы. Основные научные результаты и результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на: 2-ой Международной конференции «Составляющие научно-технического прогресса» (Тамбов, 2006 г.); 2-ой Международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» (Тамбов, 2006 г.);
8 Региональной научной конференции «Философия науки и техники: итоги XX века» (Новосибирск, 2003 г); Региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Техника. Инновации» (НТИ) (Новосибирск, 2004 г.); научных конференциях посвященных «Дням Науки» в НГТУ (Новосибирск, 2005-2006 гг.); 2-ой Международной научно-практической конференции «Достижения ученых XXI века» (Тамбов, 2006 г.); научных семинарах кафедры ВТ Новосибирского государственного технического университета (2004 - 2006 гг.); на научно-практическом и учебно-методическом семинаре-совещании директоров и ведущих специалистов обеспечения безопасности на воздушном транспорте (Новосибирск, 2004 - 2006 гг.).
Публикации, Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 11 печатных изданиях, в том числе 2 в изданиях рекомендуемых ВАК РФ, а также в руководящих сопроводительных документациях и инструкциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (93 наименований) и приложений (акты об использовании результатов работы). Основной текст изложен на 130 страницах, содержит 39 рисунков и 5 таблиц.
Личный вклад. Все разработки и результаты, изложенные в основном тексте диссертации, без ссылок на другие источники принадлежат автору. Программная реализация и апробация автоматизированной информационно-управляющей системы категорирования пассажиров выполнена совместно с сотрудниками: ОАО «Аэропорт Толмачево», ООО «СибІТИИАУ», Зап.Сиб УВДТ МВД России, УФСБ РФ по НСО.
Требования, предъявляемые к автоматизированным системам авиаперевозок пассажиров
Разработана система основных требований, предъявляемых к системам [40] обеспечивающих меры безопасности обработки пассажиропотока, которые применяются в аэропортах: 1. иметь возможность оперативной адаптации к изменениям информации и оперативной обстановки; 2. иметь возможность группировать пассажиров в пассажиропотоке по степени общественной опасности; 3. вести «полетное» досье пассажира; 4. предусматривать оперативный поиск лиц, находящихся в розыске; 5. работать в реальном времени, т.е. в любой момент времени отражать реальное состояние системы; 6. иметь высокую скорость реакции системы (быстрое получения ответа на запрос к системе); 7. иметь средства защиты информации и восстановления ее после сбоев; 8. иметь возможность интеграции с уже существующими действующими системами; 9. иметь возможность работы при удаленном доступе; 10. обеспечивать необходимый уровень надежности (предусматривать резервное копирование оборудования и ПО).
Для обоснованного анализа систем, применяемых в аэропортах и обеспечивающих меры безопасности обработки пассажиров, необходимо оценить уровень соответствия каждой из них сформулированным выше требованиям. Оценку уровня соответствия описанных систем сформулированным требованиям произведем следующим образом. 1. Примем параметр «реализация требования» следующим: «О» -не реализован; «1» - реализован. 2. Оценим выбранные системы, используя предложенные выше требования. 3. Назначим каждому требованию свой весовой коэффициент. Весовой коэффициент характеристики - это показатель значимости (важности) конкретной характеристики относительно других характеристик. Сумма весовых коэффициентов всех характеристик должна быть равна единице (или 100%, если они выражаются в процентах). 4. Найдем показатели уровня соответствия Пур; для каждой системы по каждому из требований: Пур;. = 0,- , (1.1) где Wt - весовой коэффициент каждого требования; Oi - значение реализации требования (0, 1). 5. Рассчитаем итоговый уровень для каждой системы по всем заявленным требованиям: и Питог = Пур./Ю0, (1.2) /=1 где Пур. - показатель уровня по каждому требованию; / = 1,...,/7. 6. Построим график по полученным данным. ШАГ 1. Составим таблицу требований для оценки систем и расставим соответствующие им весовые коэффициенты,
Из рисунка 1.4 видно, что исследуемые системы, которые используются в предприятиях гражданской авиации, аэропортах, с точки зрения обеспечения мер безопасности обработки пассажиропотока, находятся: 30% - на среднем уровне, а 70% - на низком уровне.
Зная о тревожной ситуации распространения терроризма не только на территории России, в странах СНГ, но и во всем мире, возникает настоятельная потребность в системе, которая с точки зрения обеспечения мер безопасности обработки пассажиров будет соответствовать высокому уровню заявленных требований.
Аэропорт - комплекс сооружений, включающий в себя аэродром, аэровокзал, другие сооружения, предназначенный для приема и отправки воздушных судов, обслуживания воздушных перевозок и имеющий для этих целей необходимые оборудование, авиационный персонал и других работников.
Обеспечение безопасности граждан и объектов транспортного комплекса, а также инфраструктур жизнеобеспечения от террористической угрозы является одним из самых приоритетных направлений деятельности транспортной милиции, в том числе и на воздушном транспорте.
Многогранность, значимость, масштабность, уязвимость объектов воздушного транспорта требуют совершенствования мероприятий и подходов к обеспечению их антитеррористической защищённости, к выработке комплекса мер по конкретным направлениям авиации в целом (пассажирские и грузовые перевозки, авиация общего назначения) [2].
В тесном взаимодействии с другими правоохранительными органами, служба авиационной безопасности аэропорта (САБ) осуществляет комплекс организационных и практических мероприятий, направленных на выявление и предупреждение террористической деятельности, укрепление правопорядка на объектах обслуживания.
Основными задачами субъектов осуществляющих пассажирские перевозки являются [29,41]: полное удовлетворение потребностей населения в пассажирских перевозках; обеспечение безопасности перевозок и обеспечение высокой культуры обслуживания пассажиров; эффективное использование транспортных средств и максимальное снижение транспортных расходов обобщение и распространение передовых методов работы.
Алгоритмы функционирования подсистем системы обработки и категорирования пассажиров
В законопроекте РФ «О персональных данных» к персональным данным человека относятся: фамилия, имя, отчество, год, месяц, дата и место рождения, адрес, семейное, социальное, имущественное положение, образование, профессия, доходы, местожительство и другая информация. Сбор информации о таких персональных данных, как расовая, национальная принадлежность, политические взгляды, религиозные или философские убеждения, состояние здоровья, интимная жизнь, не допускается.
Но в некоторых случаях персональные данные должны быть предоставлены в обязательном порядке «в целях защиты основ конституционного строя, нравственности, здоровья, прав и законных интересов других лиц, обеспечения обороны страны и безопасности государства». Это отступление непосредственно связано с поставленной перед нашим исследованием задачей.
Отметим, что из всех перечисленных персональных данных нами будут использоваться следующие параметры: /. фамилия; 2. имя; 3. отчество; 4. год, месяц, дата роэ/сдения; 5. адрес; 6. пол.
Принцип действия алгоритма подсистемы обработки персональных данных пассажира (рис. 2.2.) заключается в следующем:
1. на вход подсистемы (НАЧАЛО) подаются персональные данные физического лица (потенциального пассажира), планирующего совершить авиаперелет;
2. на основе накопленного опыта, в следствии неструктурированности, разнородности, нетипичности поступающей информации, происходит преобразование формата полученных данных;
3. в виду того, что данные могут поступать либо в неполном формате, либо некорректными (или одновременно), далее производится определение полноты и корректности полученной информации; следующим шагом производится проверка на достаточность, т.е. все ли данные получены, возможно, развитие 4 ситуаций: 4а. первая: если данные получены все, то осуществляется генерация возможных комбинаций персональных данных, затем производится обработка персональных данных.
46. вторая: если данные получены не все, то запускается операция уточнения данных; после которой осуществляется генерация возможных комбинаций персональных данных, затем производится обработка персональных данных.
4в. третья: если данные после уточнения получены не все, то запускается операция проверки адаптации системы к полученным данным; если адаптировать удается, то формат данных преобразуется, определяется их полнота и корректность и далее начиная с п.4. 4г. четвертая: если после проверки адаптация системы к полученным данным невозможна, то предъявляются претензии к поставщику данных (билетные кассы, авиакомпании и т.д.) и данные обрабатываются в неизменном виде.
Таким образом, вследствие разнородности персональных данных, их фрагментарности, неопределенности (неуверенности в значениях), неточности (размытость значений), неполноты, противоречивости и неоднородности, основное функциональное назначение данного алгоритма - осуществить проверку полученных данных, преобразовать, адаптировать (если это необходимо) и выдать информацию о персональных данных физического лица, потенциального пассажира в едином формате для всех служб. На выходе работы данного алгоритма получаются четко определенные, типичные значения персональных данных.
Структурная схема автоматизированной информационной системы
Автоматизированная информационная система представляет собой совокупность информации, экономико-математических методов и моделей, технических, программных, технологических средств и специалистов, предназначенную для обработки информации и принятия управленческих решений.
Три процесса в информационной системе производят информацию, в которой нуждаются организации для принятия решений, управления, анализа проблем и создания новых изделий или услуг, - это ввод, обработка и вывод. В процессе ввода фиксируются или собираются непроверенные сведения внутри организации или из внешнего окружения. В процессе обработки сырой материал преобразуется в более значимую форму. На стадии вывода обработанные данные передаются персоналу или процессам, где они будут использоваться. Информационные системы также нуждаются в обратной связи, которая является возвращаемыми обработанными данными, нужными для того, чтобы приспособить элементы организации для помощи в оценке или исправлении обработанных данных.
Автоматизированная система информационной поддержки характеризуется следующими свойствами: территориальная распределенность; структурная сложность (многоуровневая иерархическая структура) [22]; функциональная сложность (большое количество функций и сложные взаимосвязи между ними); информационная сложность (большое количество источников и потребителей информации, разнообразные формы и форматы); сложная динамика поведения, обусловленная высокой изменчивостью внешней среды (изменения в оперативной обстановке, законодательных и нормативных актах) и внутренней среды (структурные реорганизации, текучесть кадров) [30].
Общесистемные принципы создания АС определены РД 50-680-88. Создание АС должно осуществляться на основе принципов системности, совместимости, стандартизации (унификации), развития (открытости) и эффективности.
Принцип системности заключается в том, что на всех стадиях создания и развития целостность системы должна обеспечиваться связями между подсистемами и комплексами задач. Требования к создаваемой системе должны определяться со стороны высшей по иерархии системы, включающей в себя данную АС. В создаваемой АС должна быть обеспечена связность решения отдельных автоматизированных задач системы и работы учреждения в целом. Этот принцип должен быть реализован путем создания единой подсистемы управления АС.
Принцип совместимости заключается в том, что при создании АС должны быть реализованы информационные интерфейсы, благодаря которым она может взаимодействовать с другими АС в соответствии с установленными правилами. Символы, коды, информационные и технические характеристики структурных связей между подсистемами и компонентами АС должны быть согласованы так, чтобы обеспечивалось совместное функционирование всех подсистем АС. В АС должны использоваться единые термины, символы, условные обозначения и способы представления информации во всех автоматизированных задачах, комплексах задач, подсистемах. Этот принцип требует использования в АС единой системы классификации и кодирования информации, единых правил сопоставления всех взаимосвязанных информационных показателей.
Принцип стандартизации (унификации) состоит в том, что подсистемы и компоненты системы должны быть по возможности типовыми. Этот принцип должен реализовываться путем: создания единой базы данных; использования единого информационного обеспечения; унификации алгоритмов решения задач, программных модулей, программ и т.п.
Принцип развития (открытости) состоит в том, что АС должна создаваться как развивающаяся система, допускающая пополнение, совершенствование и обновление подсистем и компонентов. Этот принцип должен реализовываться за счет открытой структуры всех подсистем АС. Развитие системы будет осуществляться путем пополнения ее новыми подсистемами и компонентами, модернизации действующих подсистем и компонентов, обновления используемых средств вычислительной техники более совершенными.
Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и целевыми эффектами, включая конечные результаты, получаемые в результате автоматизации. Основные положения по созданию и функционированию АС приведены в 2 РД 50-680-88.
Оценка достоверности результатов
Для проверки работы созданной автоматизированной системы выявления опасных пассажиров смоделируем ситуации, при которых различные категории пассажиров попытаются воспользоваться услугами гражданской авиации. СИТУАЦИЯ 1
Предположим, что некий гражданин находится в розыске, по причине совершенного уголовного преступления. УВДТ обладая следующей информацией о гражданине: ФИО: Петров Сергей Владимирович; Дата рождения: 14.07.1952 г.; Документ: паспорт гражданина России 50 03 №3572645; 103 Причина розыска: Совершение уголовного преступления вводит ее в автоматизированную систему.
Далее гражданин Петров СВ. покупает авиабилет в кассе. Через некоторое время, с момента ввода данных гражданина в базу авиакомпании, информация поступает в систему регистрации пассажиров аэропорта (обычно информация начинает поступать за 12 часов до рейса и далее), которая в дальнейшем перерабатывается автоматизированной системой категоризации пассажиров. Основная задача автоматизированной системы: обработать данные пассажира по всем параметрам и выдать информацию о принадлежности пассажира к той или иной описанных выше категорий.
Из рисунка 4.1. можно сделать вывод, что автоматизированная система может выявлять пассажиров еще до их приезда в аэропорт и категорировать их.
Далее службы обеспечивающие меры безопасности на территории аэропорта выполняют мероприятия по задержанию данного пассажира адекватным способом.
Предположим, что на рейс «Новосибирск-Иркутск» приобрел билет гражданин со следующими данными: ФИО: Прутковский Павел Константинович; Дата рождения: 10.02.1967 г.; Документ: паспорт гражданина России 70 12 № 1274568. Дополнительная информация о данном физическом лице: авиакомпания и обслуживающий персонал имеет сведения о некорректном поведении и нарушении общественного порядка на борту самолета, о чем был ранее составлен протокол по установленным правилам. Необходимо по факту покупки билета поставить в известность специальные службы аэропорта, о том, что данный пассажир планирует совершить перелет.
После того, как информация поступает в систему регистрации пассажиров аэропорта, затем попадает в автоматизированную систему информационной поддержки категорирования пассажиров. В системе она проверяется, обрабатывается и на выходе данный пассажир Прутковский П.К. категоризируется как «Потенциально опасный» (рис. 4.2.), Кроме этого для специалистов-психологов обязательно выдается комментарий о причине внесения его в списки «Потенциально опасных». Данную информацию психологи передают далее по смене, тем самым повышается вероятность не пропустить данного пассажира на рейс.
Анализ Списки Поиск , Печать Отчет Статистика4, Настройка Пассажиры, находящиеся в федеральном (международном) розыске -О J км і ни мі іим и п роэш. і (WHI і Потенциально опасные пассажиры, требующие особого внимания 1 ПриинадвяосЛомтий ril i illlll :ИЛ1шюксшинс іажяаіж1мШД.й1!ИіаівЯиІІіІ Потенциально не опасные пассажиры -10 Пассажир с некорректным поведением
Далее службы обеспечивающие меры безопасности на территории аэропорта выполняют мероприятия не только по более пристальному досмотру данного пассажира, но и ряд других мероприятий, которые позволят снизить вероятность возникновения конфликтных ситуаций, даже вплоть до снятия пассажира с рейса. СИТУАЦИЯ 3 Предположим, что некий гражданин Фролов Станислав Витальевич проходит в оперативных сводках по линии ФСБ. Он имеет следующие дополнительные данные; Дата рождения: 26.11.1958 г.; Документ: паспорт гражданина России 60 15 № 6538912.
Известно, что данное физическое лицо неоднократно было замечено за нарушениями административного кодекса и привлекался к ответственности. Дополнительная информация о данном физическом лице: за перемещением данного физического лица осуществляется наблюдение, а также за контактирующими с ним людьми, и видом осуществляемой им деятельности. Основная задача автоматизированной системы в данной ситуации - это выявить данного человека из пассажиропотока, т.е. категорировать его и проследить за его перемещением.
После того, как информация, поступает в систему регистрации пассажиров аэропорта, затем попадает в автоматизированную систему и обрабатывается, пассажир Фролов СВ. категоризируется как «Лицо под наблюдением» (рис. 4.3.).
