автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Функционально устойчивые автоматизированные идентификационные системы для мониторинга и управления движением судов на речном транспорте

3267

На правах рукописи

СИКАРЕВ Игорь Александрович

ФУНКЦИОНАЛЬНО УСТОЙЧИВЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИДЕНТИФИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДОВ НА РЕЧНОМ ТРАНСПОРТЕ

Специальность 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2010

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Нырков Анатолий Павлович;

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бескид Павел Павлович;

доктор технических наук, профессор Гатчин Юрий Арменакович;

доктор физико-математических наук, профессор Чехонин Константин Александрович

Ведущая организация - ОАО НПФ «Меридиан», г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится "23" сентября 2010 года в 14 ч . 0 0 м и н . на заседании диссертационного совета Д 223.009.03 при Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций по адресу: 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская., д. 5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан ОХ^рГ2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент^ Е.Г. Барщевский

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертационной работы. Одной из важнейших современных проблем речного флота является обеспечение безопасности судоходства как при смешанном река-море плавании, так и при плавании па внутренних водных путях (ВВП) страны. Объясняется это весьма высоким уровнем аварийности флота. Действительно, навигационная аварийность судов на ВВП составляет в настоящее время значительную величину и тенденция её снижения за последние 1Ü лет наблюдается незначительной. Так такие виды аварийности судов, как столкновения составляют 18% - 20%, посадка на мель 13% - 30%, удары составляют от 40% до 70% от общего числа транспортных происшествий на ВВП.

Необходимость повышения безопасности и эффективности транспортного процесса на внутренних водных путях России требует постоянного развития и совершенствования технических средств и систем, занятых в данном процессе. Кроме toj o, все более возрастает потребность в обмене информацией между сторонами, связанными с судоходством по внутренним водным путям, в частности, обмен информацией, связанной с безопасностью движения, информацией о грузе- и пассажир«- потоках. Получателями такой информации выступают не только органы, регулирующие движение судов по ВВП и на акваториях портов, но и множество коммерческих и некоммерческих организаций, занимающихся агентированием судов, экспедированием грузов, бункеровочными и другими операциями. Перед сектором внутреннего водного транспорта сейчас стоит задача связать структурные элементы транспортного процесса единой архитектурой, обеспечивающей определенную совместимость и эффективное взаимодействие.

Для решения такой задачи одной из наиболее перспективных и конструктивных в настоящее время является инфокоммупикациопиая технология, получившая название «Корпоративная речная информационная система (КРИС)». Отраслевой формой реализации этого класса информационных систем являются организационно-технические образования, получившие название «Речные информационные службы (РИС)». Структурным ядром последних являются «Автоматизированные системы управления движением судов (АСУДС)», которые, как об этом свидетельствует опыт таких стран как США, Канада, страны Европейского союза и др., имеют в своем' составе ■ различные современные информационные системы телекоммуникаций и мониторинга: системы УКВ-радиосвязи, транкинговой и сотовой радиосвязи, системы видеонаблюдения и радиолокационного контроля, информационно-диспетчерские службы, в ряде случаев речные региональные спасательно-координационные центры и др.

При этом вся структура речной АСУДС, как правило, бывает погружена

в радионавигационное поле ГЛОНАССЛЗРБ и его подсистемы высокоточных дифференциальных радионавигационных поправок ДГЛОНАССЯЗСРБ.

В последние 5-7 лет значительный интерес у всех специалистов водного транспорта для повышения безопасности и эффективности судоходства на ВВП вызывают возможности информационной технологии рубежа ХХ-ХХ1 веков, получившей название «Автоматизированная идентификационная система (АИС)», ставшей уже неотъемлемой частью речных АСУ ДС. Возникновение технологии АИС можно поставить в один ряд с появлением на морском и речном флоте радиолокационных станций или спутниковой навигации.

Вхождение АИС в состав АСУДС предполагает не только наличие на судах и у лоцманского корпуса соответствующих транспондеров, но и, прежде всего, оборудования берегового сегмента, состоящего, в первую очередь, из цепи береговых станций АИС, включающей базовые станции (БС), симплексные и дуплексные репитеры, а также сети передачи АИС в структурах АСУДС и РИС. При этом для эффективных мониторинга и управления движением судов на ВВП одной из наиболее актуальных задач является создание топологии зон действия БС АИС, адекватной структуре судоходных путей, прежде всего для Единой Глубоководной системы (ЕГС) Европейской части России, являющейся её важнейшей транспортной системой. Однако решения такой проблемы в современных информационных каналах неизбежно наталкивается на комплексное воздействие в них различного рода аддитивных (шумы, взаимные, промышленные, преднамеренные и др.) помех и мультипликативных (замирания: быстрые, медленные, селективные и т. п.) помех. Наличие указанных помех, во-первых, существенно сказывается на помехоустойчивости радиолиний АИС и, во-вторых, на их функциональной устойчивости. Поэтому возникает необходимость преодолеть искажающие действия такого рода факторов на стохастические вариации и уменьшение дальности зон действия базовых станций функционально устойчивых информационных идентификационных систем, теоретически обобщить и решить комплекс задач по повышению мониторинга и безопасности судоходства на ВВП России. Все это подтверждает актуальность и своевременность постановки проблемы диссертационного исследования.

В связи с изложенным целыо настоящей диссертационной работы является повышение безопасности управления движением судов на основе развития методологии построения функционально устойчивых автоматизированных идентификационных систем для речного транспорта с учетом влияния на безопасность передачи информации взаимных помех.

Объектом исследования в работе является процессы синтеза и анализа АИС речного транспорта, функционирующих в условиях взаимных помех.

Предметом исследования - модели, методы и способы контроля и обеспечения заданного уровня безопасности информации в системах АИС,

функционирующих в условиях взаимных и преднамеренных помех.

С учетом вышеизложенного сформулирована научная проблема, решаемая в работе: на основе создания единого методологического подхода к внедрению и развитию различных методов и способов построения функционально устойчивых автоматизированных идентификационных систем на речном транспорте, теоретически обобщить и решить комплекс задач по повышению мониторинга и безопасности судоходства на внутренних водных путях России.

Решение подобной проблемы в настоящее время стало возможным лишь благодаря научному фундаменту, заложенному трудами и исследованиями отечественных и зарубежных ученых и специалистов, таких как: Берг А.И., Н.Винер, К. Шеннон, Агеев Д.В., Тихонов В.И., Бабанов Ю.Н., Д. Миддлтон, Фок В.А., Фейнберг Е.Л., Фише JI.M., Варакин Л.Е., Гаскаров Д.В., Кулибанов Ю.М. и многих других.

В данной постановке научная проблема формулируется впервые и ее решение достигается разработкой следующих научных положений, выносимых на защиту:

1. Концепция построения высокоэффективной адаптивной автоматизированной идентификационной системы для мониторинга и обеспечения безопасности судоходства на внутренних водных путях страны.

2.Метод синтеза адаптивных функционально устойчивых когерентных и некогерентных автоматизированных идентификационных систем.

3. Алгоритмы оценки электромагнитной защищенности автоматизированной идентификационной системы от воздействия взаимных помех.

4. Алгоритмы оценки устойчивости автоматизированной идентификационной системы в условиях воздействия взаимных помех.

5. Модель и алгоритмы анализа и оценки функциональной устойчивости автоматизированных идентификационных систем различных классов в УКВ диапазоне.

6. Алгоритмы вариации структуры и принципы использования современных сложных сигналов для адаптации в функционально устойчивых автоматизированных идентификационных системах в условиях взаимных помех для речного транспорта России.

Необходимость разработки данных научных положений обусловлена отсутствием методологических основ анализа и синтеза структуры функционально устойчивых АИС и предполагает решение следующих научно-технических задач:

проведение анализа направлений создания комплекса средств мониторинга, радионавигации и управления на базе использования адаптивных функционально устойчивых автоматизированных идентификационных систем, обеспечивающих качественно новый уровень решения проблемы повышения безопасности судоходства на ВВП страны;

систематизация подходов к формированию методологических основ решения многопараметрических задач, оптимизирующих структуру зон

действия базовых станций автоматизированных идентификационных систем при воздействии взаимных помех;

разработка методической базы и алгоритмов оценки электромагнитной защищенности АИС и проведение расчетов зависимостей их зон действия для различных классов систем от расстояния до источника помех, а также энергетических параметров помех и различия частотно-временной структуры сигналов и взаимных помех для диапазона УКВ;

разработка теоретических основ и алгоритмов расчета функциональной устойчивости основных характеристик АИС при воздействии взаимных помех;

разработка алгоритмов расчета вариационно-параметрической, вариационно-функциональной и среднеквадратической чувствительности АИС от энергетических параметров и различия частотно-временной структуры взаимных помех и полезных сигналов;

разработка метода синтеза функционально устойчивых АИС на основе адаптивных методов.

Лишь при таких условиях появляется возможность создать надежную высокоточную информационную поддержку судоводителю речного судна с использованием инструментальных методов проводки и реализовать переход к автоматическому управлению движением судна по заданной траектории практически на всём протяжении ВВП. Это расширяет возможности судоводителя для наблюдения за окружающей обстановкой и позволит качественно повысить безопасность на ВВП.

Теоретической основой исследования послужили методы системного анализа, математической логики, инженерно-кибернетического анализа, теории вероятностей и математической статистики, теории массового обслуживания, теории прогнозирования, принятия решений и многокритериальной оптимизации, теоретические основы радиоэлектронной борьбы, статистической теории связи, теории распространения радиоволн, теории оценок, алгоритмов, теории принятия решений, методы моделирования на ЭВМ.

Научная новизна диссертации заключается в том, что решена актуальная научная проблема имеющая важное значение для экономики страны и представляющая собой теоретическое, экспериментальное и модельно-предсказательное обоснование и решение ключевых задач проблемы повышения эффективности мониторинга и безопасности судовождения иа ВВП России, которые в свою очередь, позволили разработать методы и способы построения адап тированных функционально-устойчивых АИС.

Концепция построения высокоэффективной адаптивной

автоматизированной идентификационной системы для мониторинга и обеспечения безопасности судовождения на ВВП страны отличается тем, что впервые качественно и количественно определены многофакторные взаимосвязи состояний источников информации системы обеспечения и

б

контроля безопасности, требования пользователя к уровню защиты информации и устойчивости основных характеристик ЛИС в условиях взаимных помех, что позволяет сформировать множество допустимых вариантов структур функционально защищенных и устойчивых АИС.

Метод синтеза, алгоритмы и решения для структуры адаптивных функционально устойчивых когерентных и некогерентных АИС отличается применением оригинального подхода к организации структуры и стратегии использования современных сложных сигналов для оптимальных адаптивных АИС, работающих в условия комплексного воздействия шумов, взаимных и преднамеренных помех, что позволяет оптимизировать процессы мониторинга и управления движением судов на ВВП страны в условиях взаимных помех.

Алгоритмы оценки электромагнитной защищенности АИС в условиях воздействия взаимных и преднамеренных помех отличается комплексным учетом дальности и зоны действия АИС, характеристик параметров и ограничений трех основных факторов: расстояния базовой станции АИС от источника взаимных и преднамеренных помех, их энергетические параметры и различия частотно временной структуры от структуры полезных сигналов, что позволяет решить задачу оптимального или, но крайней мере, рационального выбора режима функционирования АИС.

Алгоритмы оценки устойчивости АИС в условиях взаимных и преднамеренных помех, отличаются, тем, что впервые количественно учитывают помимо функциональной защищенности еще и функциональную чувствительность АИС различных классов от расстояния до источников взаимных и преднамеренных помех, их энергетических параметров и различия частотно временной структуры от полезных сигналов.

Модель и алгоритмы анализа и оценки функциональной устойчивости автоматизированных идентификационных систем различных классов в УКВ диапазоне позволяют рационально выбрать и гармонизировать функционирование существующих АИС.

Алгоритмы вариации структуры и принципы использования современных сложных сигналов для адаптации функционально устойчивых АИС, отличаются тем, что впервые по признакам функционально экономической целесообразности осуществлена классификация классов и подклассов сложных сигналов для информационной защиты АИС, разработаны структуры эффективных функционально устойчивых АИС, что позволяет, применительно к Корпоративной речной информационной системе и ее Речным информационным службам осуществить эффективный мониторинг и управление судоходством на ВВП страны в условиях взаимных помех.

Теоретическая значимость научных результатов заключается в принципиальном вкладе автора в развитие теории адаптивных функционально устойчивых АИС на основе новой концепции конструктивного построения таких систем. На этом пути разработаны

методы количественного анализа и контроля таких АИС в условиях комплексного воздействия шумов, взаимных и преднамеренных помех. Сформулированы качественные и количественные подходы к определению функциональной устойчивости АИС, которые в значительной мере развивают решение проблем подобного типа при контроле и обеспечении информационной безопасности АИС. Разработаны теоретические положения, совокупность которых представляет новое решение научной проблемы, имеющей важное значение для экономики страны: повышение эффективности мониторинга и управления судоходством на ВВП страны на основе адаптивных функционально устойчивых АИС.

Достоверность и обоснованность сформулированных научных положений и выводов подтверждена: системностью исследования и решения поставленных проблем и задач; использованием общенаучного, специальных, формальных и неформальных методов апробированного математического аппарата; выбором корректных, полных и объективных исходных данных; согласованностью результатов моделирования с данными, полученными при проведении исследований реальных систем АИС на Единой Глубоководной системе Европейской части России, в ходе практической деятельности органов управления различных ведомств, учебном процессе вузов, НИОКР; сходимостью теоретических расчетов с результатами экспериментальных исследований; следованием принципам строгой взаимообусловленной согласованности множества структур исследуемого объекта, необходимостью интегративности свойств исследуемой системы; математической корректности поставленных задач; статистической достаточностью исходного объема анализируемых информационных источников; непротиворечивостью полученных результатов известным работам ученых и специалистов в данной предметной области.

Практическая значимость полученных в диссертационной работе результатов заключается в доведении теоретических исследований до уровня создания конкретного инструментария для разработки и внедрения на ВВП России высокоэффективной системы гю мониторингу и радионавигационному обеспечению безопасности плавания судов, в том числе и с использованием дифференциального режима СРНС второго поколения (типа ГЛОНАСС и GPS).

Предлагаемый в работе комплекс моделей, алгоритмов, программ и рекомендаций позволяет сформулировать рациональные решения по топологической структуре АИС речного флота на государственном, региональном и локальном уровнях, концептуальные положения о стратегии использования такой системы, обосновать решения по эффективному оперативному управлению ею и оценке её информационно-технического состояния.

Прикладные результаты исследований могут быть использованы также при конкретной разработке сети береговых базовых станций и судовых

траиспондеров.

Дальнейшим направлением применения разработанных методов следует считать поиск путей разрешения проблемных ситуаций на этапах разработки, модернизации и эксплуатации автоматизированных идентификационных систем на организационном, технологическом или техническом уровнях с учётом экономической целесообразности принимаемых решений и обеспечение выполнения предъявляемых требований к безопасности информации на различных этапах функционирования АИС.

Личный вклад. Все результаты, составляющие основное содержание работы, получены автором самостоятельно. Научные результаты, полученные автором в соавторстве, отражены в источниках научно-технической информации. Научные результаты, реализованные в НИОКР, получены с коллективом разработчиков, в которых автор является ответственным исполнителем.

Реализация результатов работы. Разработанные в диссертационной работе основные научные результаты приняты к реализации в ОАО НПФ «Меридиан» (г. Санкт-Петербург), в ООО НПП «Системы и технологии» (г. Санкт-Петербург), в ЗАО «ТРАНЗАС» (г. Санкт-Петербург), на Научно-производственном предприятии «Маринерус» (г. Санкт-Петербург), в Санкт-Петербургском Государственном университете водных коммуникаций, при исследовании влияния взаимных помех на АИС в Федеральных НИОКР «Испытание-Река» и «Управление-Река» РОСМОРРЕЧФЛОТА, что подтверждено актами внедрения.

Материалы диссертационной работы использованы в «Концепции создания и использования дифференциальных подсистем ГЛОНАСС/ОРБ на речном транспорте», разработанной в соответствии с Федеральной целевой программой по использованию Глобальной навигационной спутниковой системой ГЛОНАСС в интересах гражданских потребителей, утвержденной Постановлением Правительства РФ от 15 ноября 1997 г. №1435, Санкт-Петербургским государственным университетом водных коммуникаций (СПбГУВК). Кроме того, результаты диссертационной работы использованы в СПбГУВК при подготовке специалистов по направлениям 180402.65 и 090105.65.

Апробация результатов. Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на: Международной научно-технической конференции "ТРАНСКОМ-2004" (г. Санкт-Петербург, 2004 г.), на Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь (11ЬМС' 2007)» (г. Воронеж, 2007 г.), на Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, технике и образовании» (г. Москва, 2006 г), на Международной конференции "Региональная информатика" (г. Санкт-Петербург, 2004-2009), на УП-й Международной научно-практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности" (г. Санкт-

Петербург, 2008 г.), на Международной конференции "Новые информационные технологии в системах связи и управления" (г. Калуга, 2009 г.), на Международной научно-практической конференции "Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление" (г. Санкт-Петербург, 2009 г.), на ХУШ-й Научно-технической конференции "Методы и технические средства обеспечения безопасности информации" (г. Санкт-Петербург, 2009 г.), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и заседаниях кафедры «Комплексного обеспечения информационной безопасности» Санкт-Петербургского Государственного университета водных коммуникаций в 2003 - 2009 годах.

Публикации. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы опубликованы в восьми монографиях, 31-ой статье, в том числе 14 в изданиях, рекомендованных "Перечнем" Высшей аттестационной комиссии, шести отчетах о НИОКР.

Структура и объем работы. Диссертация содержит основную часть, и состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 234 страницы текста, в том числе 50 рисунка, 17 таблиц. Список использованных источников научно-технической литературы составляет 144 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведены анализ и обобщение установившихся в современной отечественной и зарубежной научно-технической литературе основных взглядов, принципов и приемов для проведения концептуальных исследований сложных организационно-технических систем для управления движением судов на речном транспорте.

Основное внимание уделено звеньям «агрегативный уровень - система» и «система - метасистема». На основе обобщенной схемы путей повышения эффективности функционирования таких сложных систем установлены принципы вычленения системы из метасистемы по подходу Геделя, проанализированы существующие методы оценки эффективности систем, а также факторы, определяющие эту эффективность, такие как условия функционирования системы, способы её использования и основные свойства: устойчивость, управляемость, способность самоорганизации.

Вскрыты и обобщены введенные современной системной инженерно-кибернетической методологией пути описании характеристик этапа концептуальных исследований в терминах 8„ —системы, присущие исследованию операций и структуры сложных технических систем на втором и третьем системных уровнях «структура - функции» и «организация - поведение», заключенным между первым - элементарным и четвертым - метасистемным уровнями. В терминах указанных уровней сформулированы взгляды на цели, приёмы и результаты концептуальных

ю

исследований.

Проведен анализ и обобщены особенности целенолагания при проведении концептуальных исследований и выбора показателей эффективности для сложных организационно-технических систем. Рассмотрены основные принципы целеполагания, такие как: причинности, коммутативности, «от общего к частному», минимизации затрат при синтезе системы, системности, описания рабочих функций, полноты и точности изложения цели.

С позиции таких принципов рассмотрены возможности основных трёх классов критериев: во-первых, адаптивности, включающего критерии селекции, свободы выбора решений, самоорганизации; во-вторых, пригодности, включающего критерии приемлемого результата, допустимой гарантии и допустимого гарантированного результата; и, в-третьих, оптимальности, включающего критерии наибольшего результата, наибольшего среднего результата, наибольшей вероятности гарантии и наибольшего гарантированного результата.

Проведён сопоставительный анализ критерия наибольшего среднего результата с критериями наибольшей вероятности гарантии и наибольшего гарантированного результата. Вскрыты общие условия практической применяемости этих критериев, обоснована эффективность применения критерия наибольшего среднего результата при исследовании сложной технической системы для образования сложного для АИС поля на внутренних судоходных путях страны.

Проведён анализ и обобщение мирового и отечественного опыта по современному уровню разработки и внедрению, а также перспективам развития метасистемы в иерархической триаде «КРИС-РИС-АСУ ДС (СУДС)» который свидетельствует о том, что системы управления движением судов получили в настоящее время весьма широкое распространение на внутренних водных путях Европы, Азии и Северной Америки. Можно утверждать, что они сейчас являются доминантой в указанной триаде и составляют неотъемлемую часть всемирного транспортного процесса и, в особенности, частью системы мониторинга, управления и безопасности речного и смешанного «река-море» плавания (судоходства). Их планирование, внедрение и информационное функционирование на ВВП проводится в соответствии с Концепцией «Речных информационных служб», принятой в Европейском Союзе и подтвержденной Международной Ассоциацией маячных служб, что несомненно говорит об актуальности внедрения таких систем на ВВП ЕГС Европейской части России. Выполнен анализ современных основ создания и информационного обеспечения в корпоративных речных информационных системах по иерархическому уровню «КРИС-РИС — АСУДС (СУДС)», отмечены особенности КРИС при возможном её построении на ЕГС. Рассмотрен достаточно конструктивный вариант структуры КРИС на ЕГС, включающей семь зон РИС и учитывающий не только особенности

п

информационного функционирования и обеспечения последних, но и регионально-бассейновую административную структуру существующей системы управления судоходством на ЕГС (Рис.1).

Анализ канонической структурной схемы и особенностей информационного функционирования АСУДС (Рис.2) свидетельствует о необходимости сосредоточить, в первую очередь, внимание на задачах построения обеспечивающей высокую эффективность мониторинга и управления АИС (Рис.3). IIa основе анализа в терминах современного инженерно-кибернетического подхода (обобщенных S0 -систем) сформулированы и выделены для последующего исследования в границах локальных РИС на этапе построения для них концептуальной модели сети АИС ряда характеристик.

На системном уровне («организация - поведение») такой характеристикой является топологическая структура зон действия береговых базовых станций ЛИС.

Применительно к агрегативному уровню («структура - функции») такой характеристикой является зона действия базовой станции, определённая с учётом технико-эксплуатационных параметров судового транспондера и БС, а также основных стохастических факторов на трассе «судно - базовая станция».

При анализе мирового научно-технического опыта по решению проблемы устойчивости информационных систем в условиях комплексного воздействия различного рода мультипликативных и аддитивных помех, прежде всего взаимных, рассмотрены основные из предлагавшихся подходов, такие как робастность, устойчивость статистических процедур, инвариантность характеристик помехоустойчивости, чувствительность качества демодуляции сигналов и др.

Показано, что применительно к таким информационным системам, как ЛИС наиболее приемлемым является понятие функциональной устойчивости, как их способность удерживать значения характеристик устойчивости в заданных пределах при изменении статистических характеристик случайных параметров, а также при вариациях формы и параметров сигналов и помех, в том числе и взаимных.

В заключении главы обоснована целесообразность и возможность формулирования комплексного критерия эффективности АИС, включающего требования минимизации вероятности ошибки поэлементного приема цифрового сообщения и удержании в требуемых (заданных) пределах функциональной устойчивости при воздействии взаимных помех.

Решению указанных задач при воздействии таких помех посвящены последующие главы диссертации.

Рис. 1 - Организация зон РИС на ВВП Европейской части России

Рис. 2 - Типовая конфигурация Центра СУДС

Нйтиациоиш.ш спугнмк ГНСС ОРЗ/ГЛОНЛСС

Рис. 3 - Принцип функционирования АИС.

Во второй главе представлены результаты исследования комплекса задач и алгоритмы по анализу электромагнитной защищенности АИС при воздействии взаимных помех.

На основе анализа организации информационных радиоканалов в АИС и особенностей структуры передачи цифровых сообщений в системах АИС 1-го и 2-го классов сформулирована структурно-логическая (Рис.4) и аналитическая статистическая модель АИС, учитывающая особенности передаваемых сигналов и комплекс одновременно воздействующих мультипликативных и аддитивных помех, включающих флюктуационные шумы и широкий класс сосредоточенных по спектру помех, среди которых значительную часть составляют взаимные помехи одновременно работающих радиосредств, а также различного рода внеполосные, промышленные излучения и весьма серьёзный вид - преднамеренные помехи:

/(/) = *,(*,0) + 5>ш(/К(/), ' 6[О, Т]; г = 1; 2, (1)

к=)

где Н, - число сосредоточенных помех; у= @п^), и гцДО --

детерминированные функции времени, характеризующие в частотно временной области, соответственно, форму сигналов и взаимных помех;

£©,]=] ,2, ... .1 ; £©П4, з=1, 2, ... 8 - случайные параметры помех;

£(/) - белый гауссовский шум; Т - длительность элемента цифрового сообщения АИС.

дк 1 пс

1

транспондер

Рис. 4 - Структурная схема АИС

ИС и ПС - источник и получатель сообщения, соответственно; КД и ДК - соответственно, кодер передатчика базовой станции и декодер судового транспондера; М и ДМ - соответственно, модулятор передатчика БС и демодулятор приемоиндикатора СТ; СР - среда распространения; ИГ1 -источники помех.

Предложенная модель учитывает вероятностные особенности в информационных каналах АИС основных групп факторов, влияющих на верность передачи сообщения на трассе «судовой транспондер - базовая станция», а также распространение УКВ радиоволн с учётом технико-эксплуатационных параметров приемо-передающих трактов аппаратуры, изменения влияния заграждающего рельефа между береговой базовой станцией и судовым транспондером, процесс перемещения судового транспондера относительно БС.

Для информационного канала «судовой транспондер - базовая станция» исследованы возможности моделей мультипликативной помехи, коэффициента передачи р полезного сигнала чстырех-параметрического, Бекмана, Релея-Райса, Релея и модели канала с постоянными параметрами.

Для условий АИС обоснован выбор последних двух, а именно:

(

(2)

Из (2 ) следует, что превращается в дельта-функцию для

Н-=Ми (3)

что соответствует весьма типичному случаю канала с постоянными параметрами и регулярным значением коэффициента передачи Рр.

Влияние заграждающего рельефа высотой Н исследовано для трёх моделей нормального закона (в том числе усеченного), показательного закона и равномерно заграждающего рельефа. Применительно к регионам РИС Волго-Балта и Волго-Дона наиболее характерны два первых из них, а именно:

IV {II)--

л/2лГ(Т/

г-ехр

(Н ~тп )2

2а-,

(4)

где ти и сг„- среднее значение и дисперсия рельефа трассы между корреспондентами, и

\¥(Н)=а-е"и11, Н>0, (5)

где а=0,01-0,1 - параметр распределения высот.

Влияние перемещения судового транспоидера относительно базовой станции АИС предложено отразить равномерным, релеевским и максвелловским законами плотности вероятности коэффициентов передачи сигналов. Два последних из них наиболее характерны для РИС на ЕГС

Европейской части России и имеют, соответственно, вид:

/ 1 \

ИГ(/г) = .£ех (6)

где

2

71

С

ту I 2сг

(7)

где сГ=л:/8-КСр , Яср - среднее значение Я.

С другой стороны, для описания свойств взаимных помех предложено использовать серьёзно зарекомендовавшую себя в научно-технической литературе весьма конструктивную модель квазидетерминированных случайных процессов, которая, во-первых, позволяет описать достаточно эффективно статистические свойства таких помех, а, во-вторых, позволяет сформулировать количественные показатели различия в частотно-временной области полезных сигналов и взаимных помех в виде коэффициентов взаимного различия:

= Кп

1 I

(8)

г=1,2;... Д

где К0

т-и . Т

Р.Л.

,(0 - функция, сопряженная по Гильберту с гд^).

где

(9)

причем левый предел соответствует ортогональным в усиленном смысле гг(()и гт(1), а правый - ретранслированной помехе, совпадающей с сигналом по несущей частоте и тактам (времени).

Сформулированная статистическая модель, как это подтверждается исследованиями последующих разделов, весьма конструктивна для решения задач анализа и синтеза АИС по таким показателям, как

помехоустойчивость и функциональная устойчивость в условиях воздействия взаимных помех

Для решения таких задач анализа разработаны прежде всего методика и алгоритмы решения многопараметрических стохастических задач количественной оценки помехоустойчивости информационных каналов АИС в условиях комплекса статистических факторов, в том числе взаимных помех. Показана количественная эффективность воздействия взаимных помех на информационные каналы АИС. Исследовано влияние сосредоточенных по спектру помех, таких как взаимные помехи, помехи по побочным каналам приёма, моногармонические помехи, ретранслированные частотно манипулироваииым(ЧМ) передачам помехи на помехоустойчивость и радиус зоны действия БС АИС.

Установлено, что максимальный радиус зоны БС в этом случае, получаемый из решения уравнения Р,т,х^а1^[Регг(К)^РК!^ равен: для незамирающего сигнала - незамирагощей помехи

К™ = аг§

1 Г iexpl;

1 2R*

XnSôr) J №

2 К,

2 ga II

г

R2n

= Р„

(10)

где Io(-) - модифицированная функция Бесселя первого рода нулевого порядка;

Г [хг + а1

/0(ax)dx, (П)

Q(a, р) = Jx exp

fi

функция Маркума.

А при незамирающем сигнале и помехе, замирающей по релеевскому закону:

R ~

тах

X

К

(12)

В соотношениях (10) и (12) % и Хп ~~ энергетические параметры, соответственно, полезного сигнала и взаимной помехи, определяемые соотношениями:

% о г> '

2 Р

ар шш

Рш ' ' 1h„ ' G2' Vi (An + ^o + hl j Z„=-^--(14)

~ up min

где Pu-мощность передатчика базовой станции,Pnpmin -чувствительность приемника судового транспондера, h| и Ьг - высоты антенн БС и CT; h20 -некоторая поправка для сухой почвы, обычно около 5 м; G] и С2 -коэффициенты усиления антенн БС и транспондера, соответственно; тр и т|2 - к.п.д. антенно-фидерных трактов БС и CT; Gi„ - коэффициент усиления антенны источника помех; г||„ - коэффициент полезного действия системы передачи энергии от передатчика помех к передающий антенне; PUn -мощность передатчика помех; h„- высота антенны передатчика помех; Rn -расстояние до источника помех.

На (Рис.5) представлены номограммы Rm.,x от Rn для различных максимумов gor" из Табл. 1

Таблица 1.

№ (0 (2) (3) (4) (5) (6) (7)

2 £>ог 1 0,4053 0,0472 0,0165 0,00834 0,00503 0,00336

Из рисунка видно, что при увеличении мощности передатчика БС (АИС-1) в шесть раз и неизменной мощности передатчика помех (АИС-2) рабочая зона БС АИС-1 значительным образом увеличивается, причем, в случае goГ=0, составляет 13,0 км. для мощности передатчика 2 Вт. и 19,6 км. для мощности 12 Вт. Необходимо отметить, что выражение (12) является явным аналитическим решением относительно Ктах= Ктах (е20Г), а также оценкой сверху для случая (10).

Ялт Я.Ш ................&х = 0

К /7 / {4'У / / / -/ ■ / / у' 10 / ß>

5 л

-1-1- Iй"-- •'•—1-1-

О 5 10 15 О 5 10 „15

а. б.

Рис. 5 - Номограммы по (12) для различных максимумов gol2 : а) для случая Ри=1 2 Вт, Рип=2 Вт; б) Ри=РцП=2 Вт

Далее в главе проанализированы: зависимость радиуса зоны действия от основных параметров радиоканала (отсутствия или наличия замираний, мощности полезного сигнала, высот антенны БС и транспондера и др.) и взаимных помех (удаления источника помехи от базовой станции, энергетического потенциала помехи, коэффициентов взаимного различия

сигналов' и взаимных помех и др.).

Важным выводом, имеющим экономические последствия при проектировании и строительстве БС АИС, является довольно умеренная зависимость радиуса зоны их действия от мощности передатчиков и высоты антенн, но весьма высокая зависимость от наличия источников взаимных помех. В этом случае оптимальный радиус зоны оказывается уменьшенным, в

I X ¿Г

и2+ раз по сравнению с потенциально достижимым и оказывается

существенно зависящим от хп, к], > ^п.

Полученные в главе результаты важны, во-первых, потому, что достаточно полно описывают тенденции и количественный характер поведения радиуса зоны действия БС АИС при изменении важнейших параметров радиоканала и при воздействии взаимных помех. Во-вторых, они свидетельствуют о настоятельной необходимости исследований функциональной устойчивости радиолиний АИС.

Третья глава направлена на разработку методов качественного и количественного исследования функциональной устойчивости основных характеристик зон действия, прежде всего максимальной дальности действия АИС при воздействии взаимных помех. Для этого разработана методика оценки функциональной устойчивости и найдены основные количественные соотношения для расчета и анализа вариационно-параметрической устойчивости максимального радиуса зоны действия базовой станции АИС по отношению к энергетическому параметру взаимной помехи и её расстоянию до транспондера, а также вариационно-функциональной устойчивости максимальной дальности действия по отношению к коэффициенту взаимного различия применяемых сигналов и воздействующих взаимных помех.

Показано, что при Л={Я\, ..., /?„}, Лп={Лпь ЛПш}, gar~={gм\''■, &>Л---%£Гогш2} - соответственно, множества параметров сигналов, помех и параметров их взаимодействия в частотно-временной области и для рабочих вероятностей ошибок /"<0,1, а не области /М),5, где характеристики помехоустойчивости, как правило, малочувствительны, но информационные системы не пригодны для приема информации, функциональная устойчивость АИС может быть охарактеризована величиной чувствительности в форме коэффициентов: вариационно-параметрической устойчивости

5«.«* А; ¡=1,2,...,п; ^...Д"; (15)

™ дК Р дК Р

и вариационно-функциональной устойчивости:

дг..„ Р

либо коэффициента среднеквадратичной чувствительности:

Для практически важных случаев незамиратощего сигнала - замирающей по релеевскому закону взаимной помехи и замирающего сигнала -замирающей помехи, для замкнутых решений относительно максимальной дальности, получены аналитические выражения для относительных чувствителыюстей по энергетическому параметру, расстоянию до БС и коэффициенту взаимного различия помехи, а также их среднеквадратической чувствительн ости.

Для первого из этих случаев:

ЭХп R,mx 4

=zn, к«- «п, d), (is)

у R R \

°rmm ~ д 2 J? 4 \Х>ЛП> max' "n> bar)'

где

F[x,xn> Sl)--

где

■^maxO

X

Xn 8 or

' к Y*

2 +

Xn So,

К

In 2 P

(19)

Из (18) следует, что вариационно-параметрическая устойчивость максимальной дальности и зоны действия базовой станции АИС по энергетическому параметру помехи Хп и вариационно-функциональная - по коэффициенту взаимного различия имеют одинаковые знак и величину. Что же касается вариационно-параметрической устойчивости то она

имеет противоположный знак и в четыре раза больше. Кроме того:

& +s:

ы

+ 5

:Vl.l25-F(Z, Хп, Лшх, Rn, gl)*\MF{X, Хп, *„»• *„> gl)

(20)

Это выражение весьма удобно для прикладных расчетов результирующей чувствительности замкнутого решения для вероятности ошибки р как меры ее функциональной устойчивости.

Выполнен анализ вариационно-параметрических чувствительностей

¿■¿"'и от энергетического параметра источника помех (мощности

передатчика помех) и расстояния от источника помех до судового транспондера как для базовых станций АИС-1, так и АИС-2.

Установлена существенная зависимость и ее графо-аналитический вид для вариационно-параметрической устойчивости. Доказано, что при прочих равных условиях АИС-2 менее чувствительна, а, следовательно, и более устойчива по сравнению с АИС-1 примерно в 4 раза по критерию По критерию же АИС-2 по отношению к одной и той же взаимной помехе устойчивее порядка в 2 раза по сравнению с АИС-1. Наконец, из (20) и (18) следует, что среднеквадратическая устойчивость с точностью до

постоянного множителя VI.125 ~ 1,06 совпадает с устойчивостью .

Проведен анализ вариационно-функциональной чувствительности 11пж от различия частотно-временной структуры сигналов АИС-1 и АИС-2 от

взаимных помех. Получены аналитические соотношения для ') г = 0;1, и для случаев моногармонических и полигармонических помех, в том числе и

ретранслированных. Исследованы зависимости '^оти'от коэффициента взаимного различия (Рис.6).

Показано, что и по критерию АИС-2 также более устойчива но

сравнению с АИС-1. Вместе с тем, обеспечение работоспособности АИС-1 и

АИС-2 в условиях взаимных помех требует поиска специальных мер борьбы со взаимными помехами.

В четвертой главе разработан метод построения функционально устойчивых ЛИС при воздействии взаимных помех, базирующийся на последовательном выполнении двух требований. Во-первых, синтеза транспондера АИС по критериям В.А. Котельникова или максимального правдоподобия. И, во-вторых, обеспечивающего в большом (на линии БС-СТ) и малом (в самом С'Г) кольцах перестройки, частотно-временную структуру используемых сигналов такой, что при воздействии >1п взаимных

помех минимизируется .....ып ■

Для этих условий дана строгая математическая формулировка задачи синтеза оптимального транспондера в лини «базовая станция - гранспондер», а также сформулирована методика последовательности решаемых операций для получения гарантированного результата.

Это правило последовательно и органично сочетает в себе решения задач статистического синтеза оптимальных транспондеров и наилучшего согласования применяемых сигналов {zr(t)} со взаимными помехами в информационных каналах АИС. При этом обеспечивается минимальная чувствительность синтезированных алгоритмов к различию частотно-временных структур сигналов и воздействующих взаимных помех.

Методика решения задачи (21):

1. По первому уравнению для сигналов произвольной структуры I2' (<)L 7 отыскивают алгоритм транспондера.

2. Для {z,(0} 113 заданного класса (ортогональные или противоположные) устанавливают функциональный вид выражения для вероятности ошибки Р и проверяют выполнение условий монотонно возрастающей зависимости Р и Si; от j g„rí} .

3. Для заданной частотно-временной структуры {2Г{1)} из выбранного класса и установленного (прогнозируемого) типа взаимных помех [znk (f)j определяют g¡rt s jg„,*}A=1 N и их функциональную зависимость от амплитудных, частотных и фазовых параметров.

-0,1

при mimSV но всем к е {1,2,..., А^,}, Л/ - const: = const.

(21)

4. При ограничениях постоянства мощностей сигналов и помех = СОПв!^,. (/)] ~ Рг = сопэ!:^. (/)],

Л?л = СОГ^г,,, (/)] - Рм = СОП51[г,|4 (/)]

решают задачи

(23)

и определяют структуру наилучшим образом согласованных сигналов в канале со взаимными помехами:

По такой методике в главе, во-первых, синтезированы алгоритмы и проанализирована структура функционально устойчивых когерентных АИС с внутренним и внешним кольцами обратной связи для противоположных и ортогональных используемых сигналов. (Рис. 7). Синтезированы также алгоритмы когерентных АИС и проанализирована их структура для случаев адаптивных транспондеров на согласованных фильтрах в форме единой и блочной реализаций. (Рис. 8).

На этих рисунках ОГ- опорный генератор, ВУ- вычитающее устройство, БКСП- блок выработки команд, СС-схема сравнения, СИ-изменения, СВК-схема выработки команд.

Получены и проанализированы алгоритмы и соответствующие им структуры некогерентных функционально устойчивых адаптивных идентификационных систем с внутренним и внешним кольцами обратной связи, которые обладают несколько меньшей верностью приема цифровых сообщений, однако имеют ряд выгодных технологических и экономических показателей.

Рассмотрены варианты некогерентных АИС с транспондерами как для простых (Рис. 9), так и сложных (Рис. 10) сигналов, в том числе и для единой и блочной структуры на АСФ. При единой реализации отличие от схемы (Рис. 8) состоит лишь в наличии нелинейного элемента с характеристикой 1п10(.), стоящего после адаптивного согласованного фильтра (АСФ).

Подобные когерентные и некогерентные функционально-устойчивые идентификационные системы особенно эффективны при использовании в них сложных сигналов, анализу чего посвящена пятая глава диссертации.

(24)

X, ВУ Хг ВУ Гсу~

'1 ?=т

ог

Г

Порог

4-Шг]

х'.-'х',"^

у, у,

•

(ПО (П) Хк Хк + (Т") (1) у« у»

•

(ПО (П)

-л

СПГ) (пг)

Хк ,Ук

___

си

I

Пороз {К««} доп

К передатчику

к сс

-О

БКСП

Рис. 7. Структура алгоритма функционально устойчивой АИС с когерентным транспондером

АСФ

О

а

уаг{ с!ц}

уаг { ж*}

ВУ СУ

Г=Т

о

\/а г { с!п}

БВК

Порог

[

Рис. 8. Структура алгоритма функционально устойчивой АИС с единой реализацией транспондера на адаптивном согласованном фильтре (АСФ)

гЬ)

.о—

-> л г

Л '

\0Г /йгг{д

ФВ 9Па

\ Б КС/7

-•——--—-

Бес

Ц&Ф^)]-1

Рис. 9. Структура алгоритма функционально устойчивой АИС узкополосных ЧТ сигналов с некогерентным транспондером.

КОГ КБКСП ОтБКСП

К пере 1 датчику}

Рис.10. Структура блока выработки команд в АИС с некогерентным функционально устойчивым транспондером

В пятой главе проведено исследование принципов и получены алгоритмы использования современных сложных сигналов, возможности адаптации по внутреннему и внешнему кольцам в функционально устойчивых АИС, на основе измерения коэффициентов взаимного различия применяемых сигналов и взаимных помех. Условием ранжирования рабочих каналов, например, является значение в каждом из них указанных коэффициентов. По всем каналам коэффициенты образуют некоторый вариационный ряд. Для работы выбирается канал с минимальным ¿^ где

N- число каналов. При поражении такого канала транспондер переходит на работу по внутреннему кольцу с другим вариантом сигнала и т. д.

Если при этих вариациях формы коэффициент превышает второе по величине значение из вариационного ряда, то осуществляется переход на канал с третьим по величине значением коэффициента из вариационного ряда и т. д., за счет чего и осуществляется перестройка по внешнему кольцу. Возможны и другие варианты порядковой смены работы транспондера по внутреннему и внешнему кольцам.

Проведен анализ особенностей адаптивного выбора информационного канала в АИС, когда кроме адаптации по внутреннему кольцу (в транспондере), как правило, возникает необходимость выбора наименее загруженного не только шумами, но и другими аддитивными помехами канала связи. Здесь представлены алгоритмы для процедур, во-первых, перестройки канала только по значению glrJ, у=/,2,...,М N - число

каналов, а во-вторых, процедуры сочетания алгоритма выбора канала с процедурой оптимизации структуры сигнала.

Для обеспечения адаптации в разделе достаточно подробно рассмотрены различные методы оценивания величины Это, прежде всего, метод

максимального правдоподобия для точечных и интервальных оценок коэффициента взаимного различия. Существенное внимание уделено методам непараметрического оценивания: методу порядковых статистик и методу приближенного восстановления плотности вероятности.

Представлены результаты анализа способов вариации структуры современных сложных сигналов для обеспечения процесса адаптации. Рассмотрены и даны решения и рекомендации для всех трех основных классов сложных сигналов: параллельных, последовательных фазокодированных и последовательно-параллельных - подкласса ДЧМн сигналов.

Завершена глава расширением на конкретные прикладные решения и рекомендации по построению сравнительно несложных некогерентных адаптивных транспондеров АИС. Здесь рассмотрены: некогерентный адаптивный транспондер ЧТ, транспондер с ДЧМн сигналами и

транслондеры с последовательными сигналами. Здесь представлены алгоритмы для процедур, во-первых, перестройки канала только по значениям коэффициента взаимного различия, а, во-вторых, процедуры сочетания алгоритма выбора канала с процедурой оптимизации структуры сигнала.

Представлены результаты анализа способов вариации структуры современных сложных сигналов для обеспечения процесса адаптации. Рассмотрены и даны решения и рекомендации для всех трёх основных классов сложных сигналов: параллельных, последовательных фазокодированных и последовательно-параллельных - подкласса ДЧМН сигналов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ триадно-иерархических инфокоммуникационных систем «Корпоративная речная информационная система-Речные информационные службы-АСУ движением судов», методов и средств телекоммуникационного и инструментально-технологического обеспечения мониторинга и управления флотом па внутренних водных . путях России показал, что имеются достаточные резервы повышения эффективности и безопасности судоходства речного флота за счет внедрения надежной высокоточной информационной поддержки судоводителя речного судна с использованием электронных карт, инструментальных методов проводки и автоматизации управления движением судна по заданной траектории на всем протяжении ВВП на основе развертывания новый информационной технологии обеспечения судоходства, возникшей на рубеже ХХ-ХХ1 веков и получивший название -автоматизированная идентификационная система.

Поэтому в работе сформулирована научно-техническая проблема, имеющая важное значение для экономики страны - повышение эффективности мониторинга и безопасности судоходства на ВВП страны на основе создания единого методологического подхода к внедрению и развитию методов и способов построения функциональных устойчивых автоматизированных идентификационных систем.

Решение этой проблемы в рамках данного научного направления позволило определить цели исследований диссертационной работы. В соответствии с ними получено теоретическое обоснование и практическая реализация системных методов, математических моделей и алгоритмов принятия решений при проектировании, использовании и оценке состояния сложной организационно-технической системы по автоматизированному идентификационному обеспечению мониторинга и безопасности плавания судов на ВВП.

Научные результаты, полученные в работе, содержат решения ряда актуальных задач.

1. Развитие методологии построения высокоэффективной адаптивной автоматизированной идентификационной системы для мониторинга и

обеспечения безопасности судоходства на ВВП страны в условиях воздействия взаимных помех, на основе системного инженерно-кибернетического подхода к структурной, алгоритмической и объектно-ориентированной реализации новых информационных технологий при создании и исследовании сложных организационно-технических комплексов и систем. Исследуемый подход включает:

анализ состояния современных концептуальных исследований в предметной области на уровне метасистемы КРИС как основы системного подхода к вычлению исследуемой системы из метасистемы и определению подходов к структуре системы на системном («организация-поведение») и агрегативном («структура-функции»)уровнях по критериям ее эффективности;

выработку совокупностей теоретических, экспериментальных и модельно-предсказательных приемов, решений, результатов, рекомендаций для обоснования тонкой структуры, топологии информационной технологии и технических принципов построения автоматизированных идентификационных систем на ВВП;

разработку положений, решений и рекомендаций по стратегии внедрения и использования потребителями речного флота различного рода методов и способов адаптации, в том числе на основе сложных сигналов при обеспечении функциональной устойчивости идентификационных систем в условиях воздействия взаимных помех.

2. Алгоритмы оценки электромагнитной защищенности АИС в условиях воздействия взаимных помех, учитывающие влияние на дельность и зону действия базовых станций характеристик, параметров и ограничений трех основных факторов: расстояния базовой станции до источника взаимных помех, их энергетические параметры и различия частотно-временной структуры и структуры полезных сигналов;

комплекс решений для зон действия базовых станций от указанных факторов в наиболее важном диапазоне УКВ двух основных классов систем АИС-1 и АИС-2.

3. Развитие теоретических и методических основ расчета функциональной устойчивости основных характеристик автоматизированных идентификационных систем при воздействии взаимных помех, включающих:

Алгоритмы оценки вариационно-параметрической, вариационно-функциональной и среднеквадратической устойчивости АИС в условиях взаимных помех;

4. Модель и алгоритмы решений по расчету и анализу указанных вариантов устойчивости для систем АИС-1 и АИС-2 от энергетических параметров, расстояния до источника помехи и различия частотно-временной структуры взаимных помех и полезных сигналов, что позволяет рационально выбрать и гармонизировать функционирование существующих АИС.

5. Разработку метода синтеза, алгоритмов и решений по построению адаптивных функционально устойчивых когерентных и некогерентных при

воздействии взаимных помех адаптивных автоматизированных идентификационных систем с внутренним и внешним кольцами обратной связи.

Метод базируется на последовательном выполнении двух требований. Ei-первых, на минимизации в судовом транспондере АИС вероятности ошибки в приеме элемента цифровой комбинации по критерию В.А. Котельникова или максимального правдоподобия. Во-вторых, на обеспечении функциональной устойчивости (чувствительности) системы в заданных пределах за счет перестройки частотно-временной структуры используемых сигналов, либо в малом кольце (самом судовом транспондере), либо в большом кольце (на линии «базовая станция-судовой транспондер»). На этом пути:

получены и проанализированы алгоритмы и соответствующие им структурные схемы адаптивных когерентных идентификационных систем, а также для систем с траиспондером на адаптивных согласованных фильтрах в формах единой и блочной реализации;

получены и проанализированы алгоритмы и соответствующие им структуры реализаций некогерентных функционально устойчивых адаптивных идентификационных систем с внутренним и внешним кольцами обратной связи, которые, имея несколько меньшую верность приема, обладают рядом выгодных упрощающих технологических и экономических показателей.

Полученные решения адаптивных АИС когерентного и некогерентного типа особенно эффективны при использовании в них сложных сигналов.

6. Алгоритмы вариации структуры и стратегии использования современных сложных сигналов для адаптации в функционально устойчивых АИС, применительно к сложным сигналам параллельной, последовательной фазокодированной и последовательно-параллельной ДЧМн структуры. Здесь, прежде всего:

Проанализированы и даны рекомендации по адаптивному выбору информационного канала в АИС, когда кроме адаптации по внутреннему кольцу, как правило, возникает необходимость выбора наименее загруженного не только шумами, но и другими аддитивными помехами канала связи. Здесь представлены алгоритмы для процедур, во-первых, перестройки канала только по значениям коэффициентов взаимного различия и, во-вторых, сочетания алгоритма выбора канала с процедурой оптимизации структуры сигнала;

представлены решения по оцениванию величины коэффициентов взаимного различия для различных методов: максимального правдоподобия для точечных, интервальных оценок, порядковых статистик, приближенного восстановления плотности вероятности;

представлены результаты анализа способов вариации структуры современных сложных сигналов указанных выше классов;

приведены конкретные прикладные решения и рекомендации по построению сравнительно несложных некогерентных адаптивных

транспондеров: ЧТ-сигнапов, ДЧМн-сигналов .

Полученные в диссертации результаты подтвердили эффективность и конструктивность системной инженерно-кибернетической методологии для методов и способов построения и развития таких сложных организационно-технических информационных систем, какими являются адаптивные автоматизированные идентификационные системы.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии

1. Современные сетевые технологии в телекоммуникационных системах. Одоевский С.М., Петухов Ю.В., Сикарев И.А. и др. / Под общей ред. A.A. Сикарева. - СПб.: СПбГУВК, 2008. - 476с.

2. Особенности использования судовой радиолокационной станции для обеспечения безопасности судоходства применительно к внутренним водным путям. Замятин А.Г., Каретников В.В., Сикарев И.А. и др. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2009. - 78 с.

3. Курносов В.И., Сикарев И. А. Функционально устойчивые автоматизированные идентификационные телекоммуникационные системы на речном транспорте. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2009. - 225с.

4. Сикарев И.А. Телекоммуникационные системы водного транспорта. -СПб.: СПГУВК, 2008. - 143 с.

5. Сикарев И. А. Обеспечение безопасности телекоммуникационных систем (помехи и сигналы). - СПб.: СПГУВК, 2008. - 72 с.

6. Петрисва О.В., Сикарев И.А. Методы повышения электромагнитной защищенности телекоммуникационных систем речного транспорта. - СПб.: СПГУВК, 2008. - 74 с.

7. Сикарев И.А. Помехоустойчивость и функциональная устойчивость автоматизированных идентификационных систем мониторинга и управления на речном транспорте,- СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2010.142 с.

8.Сикарев И.А. Сложные сигналы в адаптивных функционально-устойчивых автоматизированных идентификационных системах на речном транспорте.- СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2010.- 86 с.

Публикации, предусмот ренные «Перечнем изданий ВАК»

9. Петриева О.В., Сикарев И.А. Информационные потоки, обрабатываемые информационно-диспетчерской системой / Сб. «Программные продукты и системы». Приложение к журналу «Проблемы теории практики и управления». - Тверь, 2007. - С.88-89.

10. Вишневский Ю.Г., Сикарев И.А. Электромагнитная защищенность цифровых информационных каналов спутниковых радионавигационных

систем / Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы», №]. - СПБ.: Изд-во СПбГ'ГУ, 2008. - С.96-100.

11. Петухов 10.В., СикаревИ.А. Электромагнитная защищенность базовых станций речных автоматизированных информационных систем в условиях взаимных помех / Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы», №2. - СПб.: Изд-во СПбГ'ТУ, 2008. -С.97-100.

12. СикаревИ.А., Сикарев A.A. Функциональная устойчивость основных характеристик автоматизированных идентификационных систем на внутренних водных путях / Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы», №4. - СПб.: Изд-во СПбГ'ГУ, 2008. -С.62-65.

13. Каретников В.В., Сикарев И.А. К вопросу компьютерного моделирования форм периметров зон действия дифференциальных дополнений спутниковых радионавигационных систем / Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерны системы», №1. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2009. - С.34-37.

14. Каретников В.В., Сикарев H.A. Зависимость размеров зоны действия автоматизированной идентификационной системы от расстояния до источника взаимной помехи / Сборник научных статей «Эксплуатация морского транспорта». - СПб.: Изд-во ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2009. -С.50-55.

15. Каретников В.В., Сикарев И.А. К вопросу определения вертикальной составляющей электромагнитного поля, создаваемого контрольно корректирующей станцией с учетом неоднородной структуры подстилающей поверхности / Сборник научных статей «Эксплуатация морского транспорта». - СПб.: Изд-во ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2009. - С.58-63.

16. Сикарев И. А. Вариационно-параметрическая устойчивость зон действия автоматизированных идентификационных систем при воздействии взаимных помех / Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы», №2. - СПб.: Изд-во СПбГ'ТУ, 2009. - С.44-47.

17. Сикарев И. А. Вариационно-функциональная устойчивость зон действия автоматизированных идентификационных систем при воздействии взаимных помех / Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы», №2. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2009. - С.48-51.

18. Каретников В.В., СикаревИ.А. Топология зон действия локальных дифференциальных подсистем на внутренних водных путях России. / Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы», №4. -СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2009. - С.31-35.

19. Каретников В.В., Сикарев И.А. Влияние сосредоточенных по спектру помех на размер рабочей зоны автоматизированных информационных систем / Журнал «Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы», №3. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2009. - С.42-47.

20. Каретников В.В., Сикарев И.А. Помехозащищенность автоматической

информационной системы в условиях сосредоточенных помех на внутренних водных путях / Приложение к журналу «Мехатроника, автоматизация, управление», №10. - СПб.: Изд-во «Новые технологии», 2009. - С.62-64.

21. Каретников В.В., Сикарев И.А. Помехозащищенность информации-онного канала передачи корректирующей информации речной автоматической информационной системы / Журнал «Морская радиоэлектроника», №3. - СПб.: 2009. - С.24-28.

22. Каретников В.В., Сикарев И.А. Компьютерное моделирование высокоточных радионавигационных полей позиционирования создаваемых локальной дифференциальной подсистемой FJIOHACC/GPS, работающий в диапазоне средних волн / Журнал «Морская радиоэлектроника», №2. - СПб.: 2009. - С.28-30.

В других изданиях

23. Сикарев И.А. Роль путевого хозяйства в структуре речного транспорта / Сб. научных трудов «ТСС и С на морских и ВВП». Вып. 3. -СПб.: СПГУВК, 2002,- С. 15-19.

24. Сикарев H.A. Управление смещением судна при расхождении / Сб. научных трудов «Автоматизированные системы на транспорте». - СПб.: СПГУВК, 2003,- С.96-98.

25. Сикарев H.A. Влияние взаимных помех УКВ радиосредств на дальность действия базовых станций АИС / Материалы международной НТК «ТРАНСКОМ 2004». - СПб.: СПГУВК, 2004. - С. 198-200.

26. Сикарев H.A. Показатели использования транспортного флота и влияние на них судоходных условий \ Сб. научных трудов «Информационные системы на транспорте». Под ред. А.С.Бутова. - СПб.: Судостроение, 2003.-С.257-263.

27. Сикарев И.А. Зона управления движением судов на примере НЛРВП и С / Сб. научных трудов «Автоматизированные системы на транспорте». -СПб.: СПГУВК, 2003. - С.57-59.

28. Сикарев И. А. Математические модели автоматической информационной системы / Сб. научных трудов «Автоматизированные системы на транспорте». - СПб.: СПГУВК, 2003. - С.59-63.

29. Сикарев И.А. Методика оценки электромагнитной защищенности каналов АИС на ВВП при воздействии взаимных помех / Сб научных трудов «ТСС и С па морских и ВВП», вып. 5. - СПб.: СПГУВК, 2004. - С.100-105.

30. Сикарев И.А. Анализ электромагнитной защищенности АИС па ВВП при воздействии сосредоточенных помех / Сб. научных трудов «ТСС и С на морских и ВВП», вып. 6. - СПб.: СПГУВК, 2005. - С. 185-190.

31. Петухов Ю.В., Сикарев И. А. Зависимость оптимального радиуса зоны береговой станции АИТС от основных параметров радиоканала и взаимных помех / Сб. научных трудов «ТСС и С на морских и ВВП», вып. 7. -СПб.: Судостроение, 2006. - С. 117-122.

32. Нырков А.П., Сикарев И.А. К вопросу обеспечения безопасности

телекоммуникационных систем на внутренних водных путях / Сб. трудов VII-й Международной Н11К «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009.- С. 26-31.

33. Каретников В.В., Сикарев И.А. Особенности формирования зон высокоточного радионавигационного поля на внутренних водных путях / Материалы Международной НТК «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление»,- СПб.: СГП 'УВК, 2009,- С. 120-122,

34. Нырков Л.П., Сикарев И.А. О влиянии расположения источника взаимной помехи на дальность действия радиолиний автоматизированных идентификационных систем / Материалы XVIII НТК «Методы и технические средства обеспечения безопасности информации»,- СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. -32с.

35. Нырков А.П., Сикарев И.А. О некоторых аспектах комплексного обеспечения информационной безопасности автоматизированных систем на водном транспорте / Национальный журнал «Транспортная безопасность и технологии», № 2 (7). -М.: 2006. - С. 154-156.

36. Сикарев И.А. Функциональная устойчивость основных характеристик автоматизированных идентификационных систем / Сб. трудов «Новые информационные технологии в системах связи и управления». -Калуга: КНИИТМУ, 2009.

37. Сикарев И.А. Иерархические информационные триады и автоматизированные идентификационные телекоммуникационные системы на внутренних водных путях России / Сб. трудов «Новые информационные технологии в системах связи и управления». - Калуга: КНИИТМУ, 2009.

38. Нырков А.П., Сикарев И.А. Безопасность информационных каналов автоматизированных систем на водном транспорте / Журнал Университета водных коммуникаций, №2. - СПб.: СПГУВК, 2009. - С.165-170.

39. Нырков А.П., Сикарев И.А. О проблемах безопасности телекоммуникационных систем на внутренних водных путях / Сб. трудов «Региональная информатика-2008 «РИ-2008».- СПОИСУ,- СПб, 2009.-c.230-233.

Подписано в печать 09.03.10 Сдано в производство 09.03.10 Формат 60x84 1/16 Усл.-печ. л. 2,03. Уч.-изд. л. 1,75. __Тираж 70 экз.__Заказ № 16__

Санкт-Петербургский государственный университет полных коммуникаций 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7

Отпечатано в тииографии ФГОУ ВПО СПГУВК 198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, 2

200Э193967

2009193967

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ'.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КОНЦЕПТУАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА РЕЧНОМ ТРАНСПОРТЕ.

1.1. Пути повышения эффективности функционирования информационных систем .'.

1.2. Особенности этапов концептуального исследования информационных систем.

1.3 Иерархические информационные триады и инфокоммуникационные системы на речном транспорте.

1.3.1 Корпоративная речная информационная система.

1.3.2 Речная информационная служба.

1.3.3 Каноническая структурная схема речной автоматизированной системы управления движением судов.

1.4 Автоматизированные идентификационные системы на речном транспорте.

1.5 Организация радиосвязи в автоматизированных идентификационных системах.

1.6 Особенности проведения концептуальных исследований информационных систем. Постановка задачи диссертационного исследования.

Выводы по главе.

2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЗАЩИЩЕННОСТЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ КАНАЛОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИДЕНТИФИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВЗАИМНЫХ ПОМЕХ.

2.1 Модели информационного канала автоматизированных идентификационных систем.

2.1.1 Каноническая статистическая модель автоматизированной идентификационной системы. Аддитивные и мультипликативные помехи.

2.1.2 Стохастические модели цифровых информационных каналов автоматизированных идентификационных систем.

2.1.3 Учет взаимного влияния в частотно-временной области сигналов и сосредоточенных помех. Коэффициенты взаимного различия.

2.2. Помехоустойчивость информационных каналов речных автоматизированных идентификационных систем при воздействии взаимных помех.

2.3 Исследование влияния взаимных помех на размер рабочей зоны автоматизированных идентификационных систем.

2.4 Зависимость радиуса зоны действия базовой станции автоматизированной идентификационной системы от основных параметров радиоканала и взаимных помех. Ю

Выводы по главе.

3. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗОН ДЕЙСТВИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИДЕНТИФИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВЗАИМНЫХ ПОМЕХ.

3.1 Комплексный критерий эффективности и функциональной устойчивости сложных информационных систем.

3.1.1 Чувствительность характеристик помехоустойчивости информационных систем как мера их функциональной устойчивости.

3.1.2 Алгоритмы вариационно-параметрической и вариационно-функциональной устойчивости информационных систем. Среднеквадратическая устойчивость.

3.2 Методика оценки функциональной устойчивости основных характеристик зон действия автоматизированных идентификационных систем при воздействии взаимных помех.

3.3 Исследование вариационно-параметрической чувствительности радиуса зон действия автоматизированных идентификационных систем от энергетических параметров помехи.

3.4 Исследование вариационно-функциональной чувствительности радиуса зон действия автоматизированных идентификационных систем от различия частотно-временной структуры сигналов и взаимных помех.

Выводы по главе.

4. МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ И АЛГОРИТМЫ ФУНКЦИОНАЛЬНО УСТОЙЧИВЫХ АДАПТИВНЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИДЕНТИФИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВЗАИМНЫХ ПОМЕХ.

4.1 Метод синтеза функционально устойчивых АИС. 150'

4.2 Алгоритмы и структура функционально устойчивых адаптивных когерентных АИС.

4.3 Функционально' устойчивые АИС с когерентными транспондерами, использующими адаптивную согласованную фильтрацию. 164'

4.4 Алгоритмы функционально устойчивых АИС на адаптивных некогерентных транспондерах.

Выводы по главе.

5. ПРИНЦИПЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ ПРИАДАПТАЦИИ В ФУНКЦИОНАЛЬНО УСТОЙЧИВЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИДЕНТИФИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ В УСЛОВИЯХ ВЗАИМНЫХ ПОМЕХ.

5.1 Методика адаптивного выбора информационного канала в автоматизированных идентификационных системах.

5.2 Методики измерения* коэффициентов взаимного различия для адаптивных автоматизированных идентификационных систем.

5.2.1 Метод оценок максимального правдоподобия.

5.2.2 Метод непараметрического оценивания.

5.3 Оценки возможностей и способов вариации структуры сложных сигналов для адаптации в функционально устойчивых автоматизированных идентификационных системах при воздействии взаимных помех.

5.3.1 Класс параллельных сложных сигналов.

5.3.2 Последовательные фазокодированные сложные сигналы.

5.3.3 Последовательно-параллельные сложные сигналы.

5.4 Оценка возможностей и способов построения некогерентных адаптивных транспондеров.

5.4.1 Некогерентный адаптивный транспондер частотной телеграфии.

5.4.2 Адаптивный некогерентный транспондер с последовательными сложными сигналами.

Выводы по главе.

Одной« из важнейших современных проблем1 речного флота является обеспечение безопасности судоходства*! как при* смешанном4 река-море плавании, так иг при- плавании на' внутренних водных путях (ВВП)« страны. Объясняется это весьма высоким уровнем аварийности флота: Действительно, навигационная аварийность судов на ВВП составляет в настоящее время значительную величину и тенденция её снижения за последние 10 лет наблюдается незначительной. Так такие виды аварийности судов, как столкновения составляют 18% - 20%, посадка на мель 13% - 30%, удары составляют от 40% до 70% от общего числа транспортных происшествий на ВВП.

Необходимость повышения безопасности и эффективности транспортного процесса на внутренних водных путях России требует постоянного развития и совершенствования технических средств и систем, занятых в данном процессе. Кроме того, все более возрастает потребность в обмене информацией между сторонами, связанными с судоходством по внутренним водным путям, в частности, обмен информацией, связанной с безопасностью движения, информацией о грузо- и пассажиро- потоках. Получателями такой информации выступают не только органы, регулирующие движение судов по ВВП и на акваториях портов, но и множество коммерческих и некоммерческих организаций, занимающихся агентированием судов, экспедированием грузов, бункеровочными и другими операциями. Перед сектором внутреннего водного транспорта сейчас стоит задача связать структурные элементы транспортного процесса единой архитектурой, обеспечивающей определенную совместимость и эффективное взаимодействие.

Для решения такой задачи одной из наиболее перспективных и конструктивных в настоящее время является инфокоммуникационная технология, получившая название «Корпоративные речные информационные 8 системы (КРИС)». Отраслевой формой реализации этого класса информационных систем являются организационно-технические образования, получившие название «Речные информационные службы (РИС)». Структурным ядром последних являются «Автоматизированные системы управления движением, судов (АСУ ДС)», которые, как об этом свидетельствует опыт таких стран как США, Канада, Россия, страны Европейского союза и др., имеют в своем составе различные современные информационные системы телекоммуникаций и мониторинга: системы УКВ-радиосвязи, транкинговой и сотовой радиосвязи, системы видеонаблюдения и радиолокационного контроля, информационно-диспетчерские службы, в ряде случаев речные региональные спасательно-координационные центры и др. При этом вся структура речной АСУ ДС, как правило бывает погружена в радионавигационное поле ГЛОНАСС/GPS и его подсистемы высокочастотных дифференциальных радионавигационных поправок ДГЛОНАСС/DGPS.

В последние 5-7 лет значительный интерес у всех специалистов водного транспорта для повышения безопасности и эффективности судоходства на ВВП вызывают возможности информационной технологии рубежа XX-XXI веков, получившей название «Автоматизированная идентификационная система (АИС)», ставшей уже неотъемлемой частью речных АСУДС. Возникновение технологии АИС можно поставить в один ряд с появлением на морском и речном флоте радиолокационных станций или спутниковой навигации.

Вхождение АИС в состав АСУДС предполагает не только наличие на судах и у лоцманского корпуса соответствующих транспондеров, но и, прежде всего, оборудования берегового сегмента, состоящего, в первую очередь, из цепи береговых станций АИС, включающей базовые станции (БС), симплексные и дуплексные репитеры, а также сети передачи АИС в структурах АСУДС и РИС. При этом для эффективных мониторинга и управления движением судов на ВВП одной из наиболее актуальных задач является создание топологии зон действия БС АИС, адекватной структуре 9 судоходных путей; прежде-всего-для Единой» Глубоководной системы (БЕС) Европейской части России, являющейся« её важнейшей транспортной системой. Однако решения такой4 проблемы, в современных информационных каналах неизбежно! наталкивается, на комплексное воздействие в» них различного- рода аддитивных (шумы, взаимные, промышленные, преднамеренные и др:) и мультипликативных (замирания: быстрые, медленные, селективные и т. п.) помех. Наличие указанных помех, во-первых, существенно сказывается- на помехоустойчивости радиолиний АИС и, во-вторых, на< их функциональной' устойчивости. Поэтому возникает необходимость преодолеть искажающие действия такого, рода факторов на стохастические вариации и уменьшение дальности зон действия базовых станций- функционально устойчивых информационных идентификационных систем, теоретически обобщить« и решить- комплекс задач по повышению мониторинга и безопасности судоходства на ВВП России. Все это подтверждает актуальность и своевременность постановки проблемы диссертационного исследования.

В связи с изложенным целью настоящей диссертационной работы является повышение безопасности управления движением судов на основе развития методологии построения* функционально устойчивых автоматизированных идентификационных систем для речного транспорта с учетом влияния на безопасность передачи информации взаимных помех.

Объектом исследования в работе является процессы синтеза и анализа автоматизированных идентификационных систем речного транспорта, функционирующих в условиях взаимных помех.

Предметом исследования - модели, методы и способы контроля и обеспечения заданного уровня безопасности информации в системах АИС, функционирующих в условиях взаимных и преднамеренных помех.

С учетом вышеизложенного сформулирована научная проблема, решаемая в работе: на основе создания единого методологического подхода к вне

10 дрению и развитию различных методов и способов построения функционально устойчивых автоматизированных идентификационных систем на речном транспорте, теоретически обобщить и решить комплекс задач по повышению мониторинга и безопасности судоходства на внутренних водных путях России.

Решение подобной, проблемы в настоящее время стало возможным лишь благодаря научному фундаменту, заложенному трудами и исследованиями отечественных и зарубежных ученых и специалистов, таких как: Берг А.И., Н.Винер, К. Шеннон, Агеев Д.В., Тихонов В.И., Бабанов Ю.Н., Д. Миддлтон, Фок В.А., Фейнберг Е.Л., Финк Л.М., Варакин Л.Е., Раскаров Д.В., Кулибанов Ю.М: и многих других.

В' данной постановке научная проблема формулируется впервые и ее решение достигается разработкой следующих научных положений, выносимых на защиту:

1. Концепция построения высокоэффективной адаптивной автоматизированной идентификационной системы для мониторинга и обеспечения безопасности судоходства на внутренних водных путях страны.

2.Метод синтеза и алгоритмы адаптивных функционально устойчивых когерентных и некогерентных автоматизированных идентификационных систем.

3. Алгоритмы оценки электромагнитной защищенности автоматизированной идентификационной системы от воздействия взаимных помех.

4. Алгоритмы оценки устойчивости автоматизированной идентификационной системы в условиях воздействия взаимных помех.

5. Модель и алгоритмы анализа и оценки функциональной устойчивости автоматизированных идентификационных систем различных классов в УКВ диапазоне.

6. Алгоритмы вариации структуры и принципы использования современных сложных сигналов для адаптации в функционально устойчивых автоматизированных идентификационных системах в условиях взаимных помех для речного транспорта России.

Необходимость разработки; данных научных положений обусловлена-отсутствием методологических основ анализа и синтеза ^ структуры, функционально устойчивых АИС и предполагает решение следующих научно-технических задач: проведение анализа направлений: создания комплекса средств мониторинга, радионавигации и управления на базе использования адаптивных функционально устойчивых автоматизированных идентификационных систем, обеспечивающих качественно новый уровень решения проблемы повышения безопасности судоходства на ВВП страны; систематизация подходов к формированию методологических основ решения многопараметрических задач, оптимизирующих структуру зон действия базовых станций автоматизированных идентификационных систем при воздействии взаимных помех; разработка методической базы- и алгоритмов оценки электромагнитной защищенности АИС и проведение расчетов зависимостей их зон действия для' различных классов систем от расстояния до источника помех, а также энергетических параметров помех и различия частотно-временной структуры сигналов и взаимных помех для диапазона УКВ; разработка теоретических основ и алгоритмов расчета функциональной устойчивости основных характеристик АИС при воздействии взаимных помех; разработка алгоритмов расчета вариационно-параметрической, вариационно-функциональной и среднеквадратической чувствительности АИС от энергетических параметров и различия частотно-временной структуры взаимных помех и полезных сигналов; разработка метода синтеза функционально устойчивых АИС на основе адаптивных методов.

Лишь при таких условиях появляется возможность создать надежную высокоточную информационную поддержку судоводителю речного судна с использованием' инструментальных методов проводки и-реализовать переход к автоматическому управлению движением судна по? заданной' траектории практически на всём^ протяжении« ВВП. Это расширяет возможности судоводителя^ для^ наблюдения за окружающей обстановкой и позволит качественно повысить безопасность на ВВП.

Теоретической основой 1 исследования послужили методы системного анализа, математической логики, инженерно-кибернетического анализа, теории вероятностей и математической статистики, теории массового обслуживания, теории прогнозирования, принятия решений и многокритериальной оптимизации, теоретические основы радиоэлектронной борьбы, статистической теории связи, теории распространения радиоволн, теории оценок, алгоритмов, теории принятия решений, методы моделирования на ЭВМ.

Научная новизна диссертации заключается в том, что решена актуальная научная проблема имеющая важное значение для экономики страны и представляющая собой теоретическое, экспериментальное и модельно-предсказательное обоснование и решение ключевых задач проблемы повышения эффективности мониторинга и безопасности судовождения на ВВП России, которые в свою очередь, позволили разработать методы и способы построения адаптированных функционально-устойчивых АИС.

Концепция построения высокоэффективной адаптивной автоматизированной идентификационной системы для мониторинга и обеспечения безопасности судовождения на ВВП страны отличается тем, что впервые качественно и количественно определены многофакторные взаимосвязи состояний источников информации системы обеспечения и контроля безопасности, требования пользователя к уровню защиты информации и устойчивости основных характеристик АИС в условиях взаимных помех, что позволяет сформировать множество допустимых вариантов структур функционально защищенных и устойчивых АИС.

Метод» синтеза, алгоритмы и решения для структуры, адаптивных функционально-устойчивых когерентных и некогерентных АИС отличается* применением« оригинального» подхода к организации структуры и стратегии использования' современных сложных сигналов для» оптимальных адаптивных АИС, работающих в условия комплексного воздействия шумов, взаимных и преднамеренных помех, что* позволяет оптимизировать процессы мониторинга и управления» движением судов на ВВП страны в условиях взаимных помех.

Алгоритмы оценки электромагнитной защищенности АИС в« условиях воздействия взаимных и преднамеренных помех отличается комплексным учетом дальности и зоны действия АИС, характеристик параметров и ограничений трех основных факторов: расстояния базовой станции АИС от источника взаимных и преднамеренных помех, их энергетические параметры и различия частотно временной структуры от структуры полезных "сигналов, что позволяет решить задачу оптимального или, по крайней мере, рационального выбора режима функционирования АИС.

Алгоритмы оценки устойчивости АИС в условиях взаимных и преднамеренных помех, отличаются, тем, что впервые количественно учитывают помимо функциональной защищенности еще и функциональную чувствительность АИС различных классов от расстояния до источников взаимных и преднамеренных помех, их энергетических параметров и различия частотно временной структуры от полезных сигналов.

Модель и алгоритмы анализа и оценки функциональной устойчивости автоматизированных идентификационных систем различных классов в УКВ диапазоне позволяют рационально выбрать и гармонизировать функционирование существующих АИС.

Алгоритмы вариации структуры и принципы использования современных сложных сигналов для адаптации функционально устойчивых АИС, отличаются тем, что впервые по признакам функционально экономической целесообразности осуществлена классификация классов и подклассов сложных сигналов для информационной защиты АИС, разработаны структуры эффективных функционально устойчивых АИС, что позволяет, применительно к Корпоративной речной информационной системе и ее Речным информационным службам осуществить эффективный мониторинг и управление судоходством на ВВП страны в условиях взаимных помех.

Теоретическая значимость научных результатов заключается в принципиальном вкладе автора в развитие теории адаптивных функционально устойчивых АИС на основе новой концепции конструктивного построения таких систем. На этом пути разработаны методы количественного анализа и контроля таких АИС в условиях комплексного воздействия шумов, взаимных и преднамеренных помех. Сформулированы качественные и количественные подходы к определению функциональной устойчивости АИС, которые в значительной мере развивают решение проблем подобного типа при контроле и обеспечении информационной безопасности АИС. Разработаны теоретические положения, совокупность которых представляет новое решение научной проблемы, имеющей важное значение для экономики страны: повышение эффективности мониторинга и управления судоходством на ВВП страны на основе адаптивных функционально устойчивых АИС.

Достоверность и обоснованность сформулированных научных положений и выводов подтверждена: системностью исследования и решения поставленных проблем и задач; использованием общенаучного, специальных, формальных и неформальных методов апробированного математического аппарата; выбором корректных, полных и объективных исходных данных; согласованностью результатов моделирования с данными, полученными при проведении исследований реальных систем АИС на Единой Глубоководной системе Европейской части России, в ходе практической деятельности органов управления различных ведомств, учебном процессе вузов, НИОКР; сходимостью теоретических расчетов с результатами экспериментальных исследований; следованием принципам строгой взаимообусловленной согласованности множества структур исследуемого объекта, необходимостью- интегративности свойств исследуемой системы; математической корректности поставленных задач; статистической достаточностью* исходного объема анализируемых информационных источников; непротиворечивостью полученных результатов- известным-работам ученых № специалистов в данной предметной области.

Практическая значимость полученных в диссертационной работе результатов заключается в доведении теоретических исследований до уровня создания конкретного инструментария для разработки и внедрения на ВВП России высокоэффективной системы по мониторингу и радионавигационному обеспечению безопасности плавания судов, в том числе и с использованием дифференциального режима СРНС второго поколения (типа ГЛОНАСС и GPS).

Предлагаемый в работе комплекс моделей, алгоритмов, программ и рекомендаций позволяет сформулировать рациональные решения по топологической структуре АИС речного флота на государственном, региональном и локальном уровнях, концептуальные положения о стратегии использования такой системы, обосновать решения по эффективному оперативному управлению ею и оценке её информационно-технического состояния.

Прикладные результаты исследований могут быть использованы также при конкретной разработке сети береговых базовых станций и судовых транспондеров.

Дальнейшим направлением применения разработанных методов следует считать поиск путей разрешения проблемных ситуаций на этапах разработки, модернизации и эксплуатации автоматизированных идентификационных систем на организационном, технологическом или i техническом уровнях с учётом экономической целесообразности принимаемых решений и обеспечение выполнения предъявляемых требований к безопасности информации на различных этапах функционирования АИС.

Личный», вклад. Все результаты, составляющие основное содержание работы, получены- автором самостоятельно. Научные результаты, полученные автором в соавторстве, отражены» в источниках научно-технической« информации: Научные результаты, реализованные в НИОКР; получены с коллективом разработчиков, в которых автор является» ответственным исполнителем.

Реализация результатов* работы; Разработанные в диссертационной работе основные научные результаты приняты к реализации в ОАО' НПФ «Меридиан» (г. Санкт-Петербург), вООО Hl Iii «Системы и технологии» (г. Санкт-Петербург), в ЗАО «ТРАНЗАС» (г. Санкт-Петербург), на Научно-производственном предприятии «Маринерус» (г. Санкт-Петербург), в Санкт-Петербургском Государственном университете водных коммуникаций, при исследовании влияния взаимных помех на АИС в Федеральных НИОКР «Испытание-Река» и «Управление-Река» РОСМОРРЕЧФЛОТА, что подтверждено актами внедрения.

Материалы диссертационной работы использованы в «Концепции создания и. использования дифференциальных подсистем ГЛОНАСС/GPS на речном транспорте», разработанной в соответствии с Федеральной целевой программой по использованию Глобальной навигационной спутниковой системой ГЛОНАСС в интересах гражданских потребителей, утвержденной Постановлением Правительства РФ от 15 ноября 1997 г. №1435, Санкт-Петербургским государственным университетом водных коммуникаций (СПбГУВК). Кроме того, результаты диссертационной работы использованы в СПбГУВК при подготовке специалистов по направлениям 180402.65 и 090105.65.

Апробация результатов. Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на: Международной научно-технической конференции "ТРАНСКОМ-20041' (г. Санкт-Петербург, 2004 г.), на Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь (КЫ^С' 2007)» (г. Воронеж, 2007 г.); на Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, технике и образовании» (г. Москва, 2006 г), на Международной конференции "Региональная^ информатика" (г. Санкт-Петербург, 2004-2009); на УП-й Международной научно-практической конференции^ "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности" (г. Санкт-Петербург, 2008 г.), на Международной конференции "Новые информационные технологии в системах связи и управления" (г. Калуга, 2009 г.), на Международной научно-практической конференции "Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление" (г. Санкт-Петербург, 2009 г.), на ХУ1П-Й Научно-технической конференции "Методы и технические средства обеспечения безопасности информации" (г. Санкт-Петербург, 2009 г.), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и заседаниях кафедры «Комплексного обеспечения информационной безопасности» Санкт-Петербургского Государственного университета водных коммуникаций в 2003 - 2009 годах.

Публикации. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы опубликованы в восьми монографиях, 31-ой статье, в том числе 14 в изданиях, рекомендованных "Перечнем" Высшей аттестационной комиссии, шести отчетах о НИОКР.

Структура и объем работы. Диссертация содержит основную часть, и состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 233 страницы текста, в том числе 50 рисунка, 17 таблиц. Список использованных источников научно-технической литературы составляет 144 наименования.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

В главе проведено исследование возможностей адаптации по внутреннему и внешнему кольцам в функционально устойчивых АИС на основе измерения коэффициентов взаимного различия применяемых сигналов и взаимных помех. Условием ранжирования рабочих каналов является значение*в каждом из них указанных коэффициентов. По всем каналам коэффициенты образуют некоторый вариационный ряд. Для работы выбирается канал с минимальным glrj,j-l,2,.,N, N— число каналов. При поражении такого канала транспондер переходит на работу, по внутреннему кольцу с другим вариантом сигнала и т. д. Если при этих вариациях формы коэффициент превышает второе по величине значение из вариационного ряда, то осуществляется переход на канал со вторым по величине значением коэффициента из вариационного ряда и т. д., за счет чего и осуществляется перестройка по внешнему кольцу. Возможны и другие варианты порядковой смены работы транс-пондера по внутреннему и внешнему кольцам (см. п. 5.1).

Для обеспечения адаптации в разделе достаточно подробно рассмотрены различные методы оценивания величины . Это, прежде всего, метод максимального правдоподобия для точечных и интервальных оценок коэффициента взаимного различия. Существенное внимание уделено методам непараметрического оценивания: методу порядковых статистик и методу прибли

212 женного восстановления плотности вероятности.

Проведен анализ особенностей адаптивного выбора информационного^ канала в АИС, когда кроме адаптации по внутреннему кольцу (в транспонд^^. ре), как правило, возникает необходимость выбора наименее загруженного только шумами, но и другими аддитивными помехами канала связи. Зде^ь представлены алгоритмы для процедур, во-первых, перестройки канала толж^ ко по значению glrJ,j=ll,2,.,N, Ы- число каналов, а, во-вторых, процеду^^ сочетания алгоритма выбора канала с процедурой оптимизации структу^^ сигнала.

Представлены результаты анализа способов вариации структуры совг^,е-менных сложных сигналов для обеспечения процесса адаптации. Рассмот?-ре ны и даны решения и рекомендации для всех трех основных классов сл^-^ ных сигналов: параллельных, последовательных фазокодированных и довательно-параллельных - подкласса ДЧМн сигналов.

Завершен раздел расширением на конкретные прикладные решета^ рекомендации по построению сравнительно несложных некогерентных тивных транспондеров АИС. Здесь рассмотрены: некогерентный адаптин^ьгц транспондер ЧТ, транспондер с ДЧМн сигналами и транспондеры с посл;ед0 вательными сигналами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ триадно-иерархических инфокоммуникационных систем «Корпоративная* речная - информационная система-Речные- информационные службы-АСУ движением судов», методов* и-средств'.телекоммуникационного, и инструментально-технологического обеспечения мониторинга* и, управления флотом на- внутренних водных путях России показал, что имеются достаточные резервы повышения эффективности и. безопасности судоходства речного флота- за счет внедрения надежной высокоточной^ информационной* поддержки судоводителя речного судна с использованием электронных карт, инструментальных методов проводки и автоматизации управления движением судна по заданной траектории на всем протяжении ВВП на основе развертывания новой информационной технологии обеспечения судоходства, возникшей^ на рубеже ХХ-ХХ1 веков и получивший название - автоматизированная идентификационная система.

Поэтому в работе сформулирована научно-техническая проблема, имеющая важное значение для экономики страны - повышение эффективности мониторинга и безопасности судоходства на ВВП страны на> основе создания единого методологического подхода к внедрению и развитию методов и способов построения функциональных устойчивых автоматизированных идентификационных систем.

Решение' этой проблемы в рамках данного научного направления позволило определить цели исследований диссертационной работы. В соответствии с ними получено теоретическое обоснование и практическая реализация системных методов, математических моделей и алгоритмов принятия решений при проектировании, использовании и оценке состояния сложной организационно-технической системы по автоматизированному идентификационному обеспечению мониторинга и безопасности плавания судов на ВВП.

Научные результаты, полученные в работе, содержат решения ряд^ актуальных задач.

1. Развитие методологии построения высокоэффективной ь адаптивно^ автоматизированной идентификационной системы для мониторинга и обеспечения безопасности судоходства на ВВП« страны в условия^ воздействия взаимных помех, на основе системного инженерно-кибернетического подхода к структурной, алгоритмической и объектно-ориентированной реализации новых информационных технологий при создании и исследовании сложных организационно-технических комплексов и систем. Исследуемый подход включает: анализ состояния современной концептуальных исследований в предметной области на уровне метасистемы КРИС как основы системного подхода к вычлению исследуемой системы из метасистемы и определению подходов к структуре системы на системном («организация-поведение») и агрега-тивном («структура-функции»)уровнях по критериям ее эффективности; выработку совокупностей теоретических, экспериментальных и модель-но-предсказательных приемов, решений, результатов, рекомендаций д^ обоснования тонкой структуры, топологии информационной технологии- и технических принципов построения автоматизированных идентификационных систем на ВВП; разработку положений, решений и рекомендаций по стратегии внедрения и использования потребителями речного флота различного рода методов и способов адаптации, в том числе на основе сложных сигналов при обеспечении функциональной устойчивости идентификационных систем в условиях воздействия взаимных помех.

2. Алгоритмы оценки электромагнитной защищенности АИС в условиях воздействия взаимных помех, учитывающую влияние на дельность и зону действия базовых станций характеристик, параметров и ограничений трех основных факторов: расстояния базовой станции до источника взаимных помех, их энергетические параметры и различия- частотно-временной структуры и-структуры полезных сигналов; комплекс решений для зон-действия базовых станций от-указанных факторов в наиболее важном диапазоне УКВ двух основных классов систем« АИС-1 и'АИС-2:

3. Развитие теоретических и методических основ расчета функциональной устойчивости основных характеристик автоматизированных идентификационных систем при воздействии взаимных помех, включающих:

Алгоритмы оценки вариационно-параметрической, вариационно-функциональной и среднеквадратической устойчивости АИС в условиях взаимных помех;

4. Модель и алгоритмы решений по расчету и анализу указанных вариантов устойчивости для систем АИС-1 и АИС-2 от энергетических параметров, расстояния до источника помехи и различия частотно-временной структуры взаимных помех и полезных сигналов, что позволяет рационально выбрать и гармонизировать функционирование существующих АИС.

5. Разработку метода синтеза, алгоритмов и решений по построению адаптивных функционально устойчивых когерентных и некогерентных при воздействии взаимных помех адаптивных автоматизированных идентификационных систем с внутренним и внешним кольцами обратной связи.

Метод базируется на последовательном выполнении двух требований. В-первых, на минимизации в судовом транспондере АИС вероятности ошибки в приеме элемента цифровой комбинации по критерию В.А. Котельникова или максимального правдоподобия. Во-вторых, на обеспечении функциональной устойчивости (чувствительности) системы в заданных пределах за счет перестройки частотно-временной структуры используемых сигналов, либо во внутреннем (самом судовом транспондере), либо во внешнем кольце на линий «базовая станция-судовой транспондер>>); На этом пути: получены и проанализированы алгоритмы исоответствующие им структурные схемы адаптивных когерентных идентификационных систем; а также для систем с транспондером на адаптивных согласованных фильтрах в формах единой и блочной реализации; получены и проанализированы алгоритмы и соответствующие им- структуры реализаций некогерентных функционально устойчивых адаптивных идентификационных систем; с внутренним и внешним кольцами обратной связи, которые, имея несколько'меньшую верность приема; обладают рядом выгодных упрощающих технологических и экономических показателей:

Полученные решения адаптивных АИС когерентного и некогерентного типа особенно эффективны при использовании в них сложных сигналов.

6. Алгоритмы вариации структуры и стратегии использования: современных сложных сигналов для адаптации в функционально устойчивых АИС, применительно к сложным сигналам параллельной, последовательной фазокодированной и последовательно-параллельной ДЧМн структуры. Здесь, прежде всего:

Проанализированы и даны рекомендации по адаптивному выбору ин-. формационного канала в АИС, когда кроме адаптации по внутреннему кольцу, как правило, возникает необходимость выбора наименее загруженного не только шумами, но и другими аддитивными помехами канала связи. Здесь представлены алгоритмы для процедур, во-первых, перестройки канала только по значениям коэффициентов взаимного различия и, во-вторых, сочетания алгоритма выбора канала с процедурой оптимизации структуры сигнала; представлены решения по оцениванию величины коэффициентов взаимного различия для различных методов: максимального правдоподобия для точечных, интервальных оценок, порядковых статистик, приближенного восстановления плотности вероятности; представлены результаты анализа способов вариации структуры современных сложных сигналов указанных выше классов; приведены конкретные прикладные решения и рекомендации по построению сравнительно несложных некогерентных адаптивных транспонде-ров: ЧТ-сигналов, ДЧМн—сигналов .

Полученные в диссертации результаты подтвердили эффективность и конструктивность системной инженерно-кибернетической методологии для методов и способов построения и развития таких сложных организационно-технических информационных систем, какими являются адаптивные автоматизированные идентификационные системы.

1. Вагнер Г. Основы исследования операций. Пер. с англ. Т.1.- М.: Мир,1982.-246с.

2. Березнева Т.Д., Журавлев Ю.И. Применение исследования операций в экономике. -М.: Экономика, 1987.- 323с.

3. Основы современной системотехники. Пер. с англ. М.: Мир, 1988.- 528с.

4. Квейд Э. Анализ сложных систем. Пер. с англ. М.: Сов.радио, 1979.-519с.

5. Садовский В.Н. Основания общей теории систем. М.: Наука, 1984. -280с.

6. Энциклопедия кибернетики. В 2-х т. Киев: Наукова думка, 1985.- Т.1 —608с., Т.2 -620с.

7. Дж. Касти. Большие системы. Связность, сложность и катастрофы. Пер. сангл. -М.: Мир, 1982.- 216с.

8. Балашов Е.П. Эволюционный синтез систем. - М.: Радио и связь, 1985.328с.S

9. Барабаш П.А., Воробьев С.П., Курносов В.И., Советов В .Я. Инфокоммуникационные технологии в глобальной информационной инфраструктуре. СПб.: Наука, 2008. - 550с.

10. Горелик В.А., Ушаков И.А. Исследование операций. М.: Наука, 1982.312с.

11. Левин В.И. Структурно-логические методы исследования сложных систем. М., Наука, 1987, 303с.

12. Флейшман Б.С. Основы системологии. М.: Радио и связь, 1982.- 368с.

13. Авдуевский B.C. Надежность и эффективность в технике. Справочник в10.ти томах. Т.З «Эффективность технических систем». М.: Машиностроение, 1988.- 328с.

14. Авдуевский B.C. Надежность и эффективность в технике. Справочник в10.ти томах. Т.2 «Математические методы в теории надежности и эффективности».- М.: Машиностроение, 1988.- 280с.

15. Венцель E.G. Исследование операций. Мл Советское радио, 1986.- 552с.

16. Венцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология.-1. М.: Наука, 1988:- 208с.

17. КофманА., Анри-Лабордер А. Методы и'модели исследования операций.- М1.: Мир, 1987.- 432с.

18. Надежность и эффективность в технике / Под ред. А.И. Рембезы. Т.1. Методология. Организация. Терминология. М.: Машиностроение, 1984.-552с.

19. Ладенко И.С. Программно-целевой подход и программные исследования.

20. Изв. СО АН СССР», 198Г, № 11.- С. 89-98.

21. Курносов В.И., Лихачев A.M. Методология проектных исследований и управления качеством сложных технических систем электросвязи. -СПб,.: Тирекс, 1999.- 496с.

22. Курносов В.И., Лихачев A.M. Тенденции технического и технологического развития телекоммуникационных сетей. СПб,.: Абрис, 1997.- 440с.

23. Егер С.М., Мишин H.H. Проектирование систем. Учебник для ВУЗов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1983.- 616с.

24. Дубов Ю.А., Травкин С.И., ЯкимецВ.Н. Многокритериальные модели' формирования и выбора вариантов систем. М.: Наука, 1986.- 296с.

25. Флейшман Б.С. Основы системологии. М.: Радио и связь, 1982.- 368с.

26. Моляко В.А. Психология конструкторской деятельности. М.: Машиностроение, 1984.- 134с.

27. Парфенов Е.М., Камышная Э.М., Усачев В.П. Проектирование конструкций РЭА. М., Радио и связь, 1989.- 272с.

28. Захаров Г.П. Методы исследования сетей передачи данных. М.: Радио исвязь, 1982.-208с.

29. Надежность и живучесть систем связи / Под ред. Дудника Б.Я. М.: Радио и связь, 1984.- 216с.

30. Сикарев A.A., Фалько А.И. Оптимальный прием дискретных сообщений.220-М;: Связь, 1978.- 328с. 30; Доровских А.В:, Сикарев А.А. Сети связи с подвижными; объектами. — Киев: Техника, 1989.- 158с. '.'.

31. Vessel traffíc and transport management in the ínlánd waterways and modernainformation System. Документ Международной Ассоциации Судоходства (PIANC, 24-th working group). Брюссель, сентябрь 2001.

32. RIS Guidelines 2002. Документ Международной Ассоциации Судоходства

33. PIANC, 24-th working group). Брюссель, сентябрь 2001.

34. Inland VTS Guidelines of the IALA. Документ Международной Ассоциации Маячных Служб (МАМС).

35. Сикарев А.А. Интеграционные процессы на рубеже XX и XXI веков в глобальных и региональных информационных сетях связи и местоопреде-ления подвижных объектов / Труды Международной академии связи. Ж1 (17), 2001.-М.- с.27-29.

36. Волков А.Б., Каретников В.В., Сикарев А.А. Новые инфокоммуникаци-онные системы для внутреннего водного транспорта / Журнал «Морская биржа», № 1 (27).- СПб.: 2009.- с.32-33.

37. Краевски К. Информационные системы на внутренних водных путях Европы. Служба информационной радиосвязи на Рейне (пер. с нем.) / Журнал «Информост-средства связи», № 17.- 2001. С. 37-41.

38. ХаберкампГ. Наблюдение горного участка Рейна с помощью радиолокатора (пер. с нем.) / Журнал «Информост-средства связи», № 18.- 2001. С. 42-45.

39. Стандарт МЭК 61993-2. Часть, 2 «Судовое оборудование универсальной^автоматической-идентификационной системы класса А. Технические и эксплуатационные требования, методы и требуемые результаты испытаний». ДСП.

40. Рекомендации-МСЭ-Р М. 1371-1 «Технические характеристики универсальной судовой автоматической идентификационной системы, использующей множественный доступ с временным разделением в УКВ полосе частот морской подвижной службы». ДСП.

41. Inland ECDIS. Standart "Electronic Chart Display and Information System for1.land Navigation". Edition 1.0 31/05/2001. Central Commission for the Navigation on the Rhine.

42. KrajewskiC., HaberkampH. Inland ECDIS Standart. 30-th PIANC-AIPN Congress. Sydney, Australia, 22-26 Sept. 2002

43. COMPRIS Consortium Opération Management Platform for River Information Services. Cas Willems, AW Transport Research Centre, The Netherlands. Отчет о заседании 1-й постоянной рабочей группы ПМАКС (PIANC),' Лиссабон, 8-9 марта 2005 г.

44. Вихров Н.М., Гаскаров Д.В., Грищенков А.А. Управление и оптимизация'производственно-технологических процессов / Под ред. Д.В. Гаскарова. -СПб.: Энергоиздат, 1995.- С.135.

45. Гаскаров Д.В. Корпоративные речные информационные системы / Материалы МНТК «Транском-2004», СПб, СПГУВК, 08-09 декабря 2004.

46. Сикарев А.А. Оптимизация размеров сотовых зон в сетях оперативнойсвязи и передачи данных Журнал «Радиоэлектроника и связь», № 1,СПб, 1991.-С. 28-33.

47. Андрианов В.И., Соколов А.В. Средства мобильной связи. СПб.: ВНУ1. СПб, 1998.- 256с.

48. Технические средства судовождения и связи на внутренних судоходных иморских путях / Сб. научн. трудов под ред. проф. Сикарева А.А.- СПб.:2221. СГШУВК, 1998.- 140с.

49. Долуханов М.П.Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972.- 336с.

50. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. М.: Сов: радио, 1972.- 464с.

51. Калинин А.И., ЧеренковаЕ. Л. Распространение радиоволн И' работа, радиолиний. М.: Связь, 1981.- 439с:

52. ФейнбергЕ.Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности.

53. М.: Наука-Физматгиз, 1999.- 496с.

54. Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники / Под ред. проф. Куликовского A.A. Том Г.- Энергия, 1977.- 504с.

55. СикаревА.А., Соболев В.В. Функционально устойчивые демодуляторы сложных сигналов.- М.: Радио и связь, 1988.- 224с.

56. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Госиздат физматлитературы, 1963. - 1100с.

57. Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1964.- 344с.

58. Таблицы вероятностных функций. Пер. с англ. / Под ред. Барк Л.С. М.:1. ВЦ АН СССР, 1970.- 344с.

59. Кловский Д.Д., Сойфер В.А. Обработка пространственно-временных сигналов в каналах передачи информации. М.: Связь, 1976.- 208с.

60. Шарапов И.П. Функции распределения высот рельефа. Рельеф земли иматематика. М.: Мысль, 1977.-Сс. 72-79.

61. Бочаров М.К. Методы математической статистики в географии. М.: Мысль, 1981.- 347с.

62. БусалаевИ.В. Математико-статистические методы обработки географических материалов / Журнал «Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства». Вып. 4, 1986.- С. 32-57.

63. Айвазян С.А., ЕнюковИ.С, МешалкинЛ.Д. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. — М.: Финансы и статистика, 1983 -471с.

64. A.c. 1037429' (СССР). Дискретно-адресная система связи. A.B. Андриенко, Ю.Г. Вишневский, A.A. Сикарев, В.В. Соболев.

65. Белецкий А.Ф., Лебедев А.Т., Громов Ю¿Mi Многополюсные согласованные фильтры и их синтез // Электросвязь, Выш 6. Mh 1984 - С. 70-75.

66. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Т. 1: Ilep. с англ. /

67. Под ред. В .И; Тихонова: — М.: Сов. радио,. 1972. — 744с.

68. Варакин Л;Е. Теория систем сигналов. М.: Сов. радио, 1978. - 304с.

69. Варакин Л.Е. Системы связи с щумоподобными сигналами. М.: Радио исвязь, 1985;-384с. .

70. Варакин Л.Е. Совпадение структурных помех в радиотехнических системах с дискретными частотными сигналами // Радиотехника и электроника; № 11. М.: 1976 .- С. 2424-2425.

71. Вишневский Ю.Г., Сикарев A.A., Соболев В.В. Оценка эффективности сложных сигналов; систем передачи дискретных сообщений в каналах с сосредоточенными помехами// Изв. вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника. 1984. Т. 24. - № 4. - С. 20-26.

72. Восилюс Ю.Ю., Сикарев A.A. Статистическое оценивание защищенностирадиосигналов от сосредоточенных по спектру помех// Изв. вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника, 1985. Т. 28. № 12. - С. 41-45.

73. Герасимович А.И. Математическая статистика. Минск: Высшая школа,1983.-279с.

74. Голиков О.Б., Сикарев A.A. Частотно-временные и корреляционные свойства финитных параллельных сложных сигналов// Изв. вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника, 1981. Т. 20. -№ 4. С. 34-39.

75. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов сумм, рядов и произ224ведений. М.: Наука, 1981.- 1108с.

76. Диксон Р.К. Широкополосные системы: Пер. с англ. / Под ред. В.И. Журавлева. М.: Связь, 1979. - 302с.

77. Дейвид Г. Порядковые статистики: Пер. с англ. / Под ред. В.В. Петрова.1. М.: Наука, 1979.-336с.

78. Сикарев A.A., Лебедев О.Н. Микроэлектронные устройства формирования и обработки сложных сигналов. М.: Радио и связь, 1983. - 216с.

79. Вишневский Ю.Г., Сикарев A.A. Поля поражения сигналов и электромагнитная защищенность информационных каналов в АСУ ДС. СПб.: Судостроение, 2006.- 356с.

80. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книгапервая. М.: Сов. радио, 1974. - 550с.

81. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книгавторая. -М.: Сов. радио, 1975. 391.

82. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книгатретья. М.: Сов. радио, 1976. - 288с.

83. Хьюбер П. Робастность в статистйке: Пер. с англ. / Под ред К.Г. Журбина. М.: Мир, 1974. - 304с.

84. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. А.Г. Зюко, А.И. Фалько, И.П. Панфилов и др. / Под ред. А.Г. Зюко. М.: Радио и связь, 1985.

85. КендаллМ., СтьюартА. Статистические выводы и связь. М.: Наука,1973.-900с.

86. МарчукГ.И. Методы вычислительной математики, М.: Наука, 1977.—362с.

87. Натансон И.П. Теория функций вещественной переменной. М.: Наука,1974.-480с.

88. ОкуневЮ.Б. Системы связи с инвариантными характеристиками, М.:1. Связь, 1973.-80с.

89. Пугачев B.C. Теория вероятностей и математическая статистика. — Наука;1979.-496с.

90. Сейдж Э.П., Меле Дж.П. Теория оценивания1 и ее применение в связи иуправлении. Пер. с англ. / Под ред. Б.Р. Левина. М.: Связь, 1976. — 219с.

91. Цыпкин Я.З. Алгоритмы динамической адаптации // Автоматика и телемеханика. 1982. № 1. - С. 68-77.

92. Чувствительность автоматических систем // Сб. статей под ред. Я.З. Цыпкина. М.: Наука, 1978. - 223с.

93. Шапиро Е.И. Непараметрические оценки плотности вероятности в задачах обработки результатов наблюдений // Зарубежная радиоэлектроника. 1986. № 2. - С. 3-36.

94. Вишневский Ю.Г., Сикарев И.А. Электромагнитная защищенность цифровых информационных каналов спутниковых радионавигационных систем / Журнал "Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы". № 1. СПб, СПбГПТУ, 2008.- С. 96-100.

95. Таблицы распреледения Релея-Райса. Барк Л.С., Болыпев Л.Н., Кузнецов П.И. и др. М.: ВЦ АН СССР, 1974.- 246с.

96. Сикарев И.А. Роль путевого хозяйства в структуре речного транспорта / Сб. научных трудов «ТСС и С на морских и ВВП». Вып. 3. СПб.: СПГУВК, 2002.- С. 15-19.

97. Васильченко Т.В., Сикарев И.А., Сосна A.B. Обшие принципы оценки инвестиционных проектов / Сб. научных трудов «ТСС и С на морских и226

98. ВВП». Вып. 3.- СПб.: СПГУВК, 2002".- С. 98-107.

99. Сикарев И.А. Показатели использования транспортного флота и влияние на- них судоходных условий / Сб. научных трудов «Информационные системы на транспорте». Под редакцией A.C. Бутова. СПб.: Судостроение, 2003:- С.257-263.

100. Сикарев И.А. Зона управления-движением судов на примере НЛРВПиС / Сб. научных трудов «Автоматизированные системы на транспорте». -СПб.: СПГУВК, 2003.- С.57-59.

101. Сикарев И.А. Математические модели автоматической'информационной системы / Сб. научных трудов «Автоматизированные системы на транспорте». СПб.: СПГУВК, 2003.- С.59-63.

102. Сикарев И.А. Управление смещением судна при. расхождении / Сб. научных трудов «Автоматизированные системы на транспорте».,- СПб.: СПГУВК, 2003.- С.96-98.

103. Сикарев И-.А. Влияние взаимных помех УКВ радиосредств на дальность действия базовых станций АИС / Материалы международной НТК «ТРАНСКОМ 2004». СПб.: СПГУВК, 2004. - С. 198-200.

104. СикаревИ.А. Методика оценки электромагнитной защищенности каналов АИС на ВВП при воздействии взаимных помех / Сб научных трудов «ТСС и С на морских и ВВП». Вып. 5. СПб.: СПГУВК, 2004. - С. 100105.

105. СикаревИ.А. Анализ электромагнитной защищенности АИС на ВВП при воздействии сосредоточенных помех / Сб. научных трудов «ТСС и С на морских и ВВП». Вып. 6. СПб.: СПГУВК, 2005. - С. 185-190.

106. ПетуховЮ.В., СикаревИ.А. Зависимость оптимального радиуса зоны береговой станции АИС от основных параметров радиоканала и взаимных помех / Сб. научных трудов «ТСС и С на морских и ВВП». Вып. 7. -СПб.: Судостроение, 2006.- С. 117-122.

107. НырковА.П., СикаревИ.А. О некоторых аспектах комплексного обес227печения информационной безопасности» автоматизированных систем на* водном транспорте: Национальный журнал «Транспортная безопасность и< технологии», №«2 (7):- Ml: 2006. С. 154-156.

108. Петриева О.В., Сикарев,И.А. Информационные потоки,, обрабатываемые информационно-диспетчерской системой / Сб: «Программные продукты и системы». Приложение к журналу «Проблемы теории практики и управления».- Тверь: 2007. с. 88-89:

109. Современные сетевые технологии в телекоммуникационных системах. Курносов В.И., Одоевский С.М., Сикарев И.А. и др. СПб.: СПГУВК, 2008.- 476с.

110. Политехнического университета, 2009. С. 34-37.

111. Каретников В;В;, Сикарев И.А. Помехозащищенность информационного канала передачи корректирующей информации речной автоматической информационной системы / Журнал «Морская радиоэлектроника». №3 .СПб.: 2009.- с.24-28.

112. Нырков А.П., Сикарев И.А. Безопасность информационных каналов автоматизированных систем на водном транспорте / Журнал Университета водных коммуникаций. №2. СПб.: СПГУВК, 2009: - С. 165-170;

113. Каретников В:В., Сикарев И.А. Особенности формирования зон высокоточного радионавигационного поля на внутренних водных путях / Материалы Международной НТК «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление».- СПб.: СПГУВК, 2009.- С. 120-122.

114. Васильченко Т.И., Поваров Г.В., Сикарев И.А. Экономика и государственное управление путевым хозяйством речного транспорта.- СПб.: СПГУВК, 2002.- 68с.

115. Сикарев И.А. Обеспечение безопасности телекоммуникационных систем.- СПб.: СПГУВК, 2005.- Юс.

116. Сикарев И.А. Методы исследования операций в обеспечении информационной безопасности транспортных систем.- СПб.: СПГУВК, 2006. -9с.

117. Сикарев И.А. Телекоммуникационные системы водного транспорта,.2301. СПб.: С1ШУВК, 2008.- 43с.

118. Сикарев И:А. Обеспечение безопасности телекоммуникационных систем, (помехи, и сигналы).- СПб.: СПГУВК, 2008.- 72с.

119. ПетриеваО.В., Сикарев И.А. Методы повышения электромагнитной« защищенности телекоммуникационных систем речного транспорта:- СПб.: СПГУВК, 2008.- 74с.

120. КаторинЮ.Ф., ПетриеваО.В., СикаревИ.А. Технические методы и средства обеспечения информационной безопасности.- СПб.: СПГУВК, 2008.- 58с.

121. Сикарев И.А. Методы исследование операций в обеспечении информационной безопасности транспортных систем (транспортные модели). -СПб.: СПГУВК, 200.- 60с.

122. Петриева О.В., Сикарев И.А. Методы исследования операций в .обеспечении информационной безопасности транспортных систем (сетевые модели). СПб.: СПГУВК, 2009. - 70с.

123. ПетриеваО.В., Сикарев A.A. Методы исследования операций в обеспечении информационной безопасности транспортных систем (детерминированные модели динамического программирования и управления запасами). СПб.: СПГУВК, 2009. - 54с.

124. Особенности использования судовой радиолокационной станции для обеспечения безопасности судоходства применительно к внутренним водным путям. Замятин А.Г., Каретников В.В., Сикарев И.А. и др. -СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. — 78с.

125. Курносов В.И., Сикарев И.А. Функционально устойчивые автоматизированные идентификационные телекоммуникационные системы на речном транспорте. СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. — 225с.

126. Нырков А.П., Сикарев И.А. О проблемах безопасности телекоммуникационных систем на внутренних водных путях / Сб. трудов «Региональная информатика-2008 «РИ-2008».- СПОИСУ.- СПб, 2009.-С.230-233.1.<