автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Модели информационного обеспечения систем управления оперативными подразделениями с применением технологий спутниковой навигации

064599931

На правах рукописи

ГАМАЮНОВ ЕВГЕНИЙ ГЕОРГИЕВИЧ

МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОПЕРАТИВНЫМИ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИЙ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ

Специальность 05 13 01 - Системный анализ, управление и обработка нпформации (оборонная и гражданская техника)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2010

004599931

На правах рукописи

ГАМАЮНОВ ЕВГЕНИЙ ГЕОРГИЕВИЧ

МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОПЕРАТИВНЫМИ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИЙ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ

Специальность 05 13 01 - Системный анализ, управление и обработка информации (оборонная и гражданская техника)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2010

Работа выполнена в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Пицык Виктор Васильевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Алдошин Владимир Михайлович

доктор технических наук Шабаров Владимир Вениаминович

Ведущая организация ОАО «Научно-исследовательский

институт радиоприборостроения» (ОАО «НИИРП»)

Защита состоится » 2010 г в g^g^a? часов на заседании

объединишого диссертационного Совета ДМ 850 001 01 при Московской академии рынка труда и информационных технологий (ГОУ «МАРТИТ») по адресу 121351, Москва, ул Молодогвардейская, д 46, корп 1 , тел (095) 14986-38

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской академии рынка труда и информационных технологий

Автореферат разослан «¿У» _20

Ученый секретарь диссертационного Совета к т н, профессор

Чсресов Ю И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

Одним из важных направлений в деятельности МЧС является совершенствование системы оперативного управления мероприятиями по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС) Направление этой деятельности закреплено федерально-цечевой программой «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2010 года» (Постановление Правительства РФ от 6 января 2006 г №1) и реализуется в развивающейся Единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС)

Развитие РСЧС направлено на решение все более сложных задач, стоящих перед МЧС России, и охватывает все ее структурные и функциональные подсистемы, включая и систему информационного обеспечения (СИО), как одну из важных в общей системе оперативного управления

Под информационным обеспечением в работе подразумеваются мероприятия, направленные на получение информации как одного из важных ресурсов управления Поэтому под системой информационного обеспечения в работе подразумевается система, объединяющая в себе информацию, используемую как ресурс управления силами и средствами МЧС для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций Она включает в свой состав средства измерений, разнесенные в пространстве измерительно-вычислительные комплексы, предназначенные для определения состояния объектов управления, средства сбора, обработки и передачи измерительной информации об объектах управления, органы управления ими, а также набор нормативных и регламентирующих документов, определяющих их функционирование в кризисных и чрезвычайных ситуациях

Важнейшим направлением совершенствования информационного обеспечения процессов управления РСЧС является интеграция всех

информационных ресурсов РСЧС, повышение оперативности, полноты, достоверности, непротиворечивости и устойчивости информационного обеспечения процессов управления РСЧС

Научную основу развития СИО составляет общая теория систем и ее приложения Успешному се развитию способствовали фундаментальные исследования Р Беллмана, JIА Заде, Р Калмана, А М Ляпунова, Л С Понтрягина, Т Саати, Э П Ссйджа и других видных отечественных и зарубежных ученых

Современное развитие РСЧС предполагает широкое использование современных информационных технологий и последних достижений в технологии создания системы глобального позиционирования ГЛОНАСС (GPS)

Вмесгс с тем на пути их практического применения возникает ряд задач, решение которых позволило бы ответить на два важных практических вопроса

1 Какими количественными характеристиками качества следует наделить СИО в системе РСЧС, чтобы они оказались достаточными для выполнения системой своих функций''

2 Как будут меняться эти характеристики в тех случаях, когда управление будет происходить под воздействием не учитываемых заранее систематических погрешностей и погрешностей эфемерид, но устраняемых в системе с использованием специальных методов обработки информации в СИО?

Теоретическая и практическая важность решения этих задач стимулировала выбор научного и практического направлений диссертационного исследования А именно разработка моделей информационного обеспечения систем управления оперативными подразделениями с применением технологий спутниковой навигации

Объект исследования - система информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС, участвующими в ликвидации чрезвычайных ситуаций

Предмет исследования - методы, модели и алгоритмы, предназначенные для прогнозирования характеристик качества системы информационного обеспечения в системах управления оперативными подразделениями МЧС с использованием современных технологий систем спутниковой навигации

Цель работы состоит в повышении качества информационного обеспечения в системах управления оперативными подразделениями МЧС

Поставленная цель достигается в работе путем решения следующего комплекса логически взаимно увязанных задач.

1 Анализ путей развития системы информациошюго обеспечишя для управления оперативными подразделениями МЧС, создаваемой с применением информативных технологий систем спутниковой навигации

2 Содержательное и теоретико-множественное описание задачи диссертационного исследования - прогнозирование требований к моделям информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС с использованием технологий систем спутниковой навигации

3 Разработка метода и алгоритмов для решения поставленной задачи

4 Исследование метода и разработка предложений по его применению

Задача исследования - разработка метода прогнозирования требований

к системам информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС с использованием технологий систем спутниковой навигации

Методы исследования. В диссертации применяется опытно-теоретическии метод исследования сложных систем с использованием общей теории систем п управления, абстрактной теории множеств, теории вероятностей и математической статистики, теории связи и навигации, методов математического моделирования, теории принятия решений

Научную новизну определяют следующие основные результаты, полученные лично автором

- метод прогнозирования требований к системе информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС с использованием технологий систем спутниковой навигации В отличие от известных методов прогнозирования, он представляет собой многоуровневый инструмент анализа информации, с помощью которого достигается требуемая точность и достоверность прогнозирования интервальных показателей качества СИО,

- теоретико-множественная модель системы информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС В отличие от известных моделей прогнозирования характеристик измерительных систем, в ней формально установлены отношения между характеристическими внешними свойствами СИО и свойствами системы управления, как системы более высокого по отношению к ней иерархического уровня Такие требования устанавливаются в модели с помощью отношения, в котором осуществляется отображение множества выходов СИО на множество его входов,

- алгоритмы априорной оценки характеристик системы информационного обеспечения, в которых предусмотрена компенсация систематических и эфемеридных погрешностей Особенность их состоит в том, что систематические погрешности прогнозирования положения навигационных спутников СРНС (погрешности эфемерид) включены в число определяемых параметров модели радионавигационных измерений Оцениваемые погрешности можно в дальнейшем учитывать для повышения точности навигационного определения координат объектов в системе управления оперативными подразделениями (СУОП)

Практическая значимость диссертационного исследования заключается в том, что применение разработанного метода и алгоритмов позволяет на начальных этапах создания СИО обосновать значения тактико-технических характеристик, исходя из целей и задач функционирования СИО в составе системы управления оперативными подразделениями МЧС

Разработанные алгоритмы позволяют в процессе функционирования СИО компенсировать неучтенные заранее систематические погрешности в результатах измерений и в передаваемых эфемеридах навигационных космических аппаратов Тем самым значительно (на 15%-20%) повышается точность и достоверность оценки состояния объектов управления

Алгоритмы могут применяться в других системах информационного обеспечения управления по сигналам спутниковых радионавигационных систем

Все прикладные результаты изложены в виде алгоритмов, методик и прикладных программ, пригодных для решения конкретных практических задач по обоснованию характеристик СИО

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования доложены на Второй международной конференции «Управление развитием круппомасштабных систем (М1Ж) 2008)» и на XVII научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ - 2008 Международного форума информатизации

Публикации. По теме исследования опубликовано 9 работ, в том числе 4 работы - в рецензируемых научных изданиях, включенных в реестр ВАК РФ

Внедрение результатов работы Основные теоретические и научно-методические результаты использованы в следующих организациях в 4 ЦНИИ МО РФ при разработке теоретико-множественной модели системы информационного обеспечения при испытаниях ВВТ в НИР «Полигон-2», в ФГУ ВНИИПО при разработке алгоритмического и программного обеспечения подсистемы мониторинга мобильных объектов пожарной охраны, составной части типовой автоматизированной геоинформационной системы поддержки принятия решений и оперативного управления пожарно-спасательными подразделениями МЧС России, в Академии ГПС МЧС России в учебном процессе при изучении дисциплины «АСУ и связь» на факультете руководящих кадров и курсах повышения квалификации Практическое применение результатов исследования подтверждается актами внедрения

На защиту выносятся.

1 Комплекс моделей информационного обеспечения систем управления оперативными подразделениями с применением технологий спутниковой навигации

2 Постановка и метод решения задачи о прогнозировании требований к системе информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями Решение сформулировано в виде утверждений и вытекающих из них следствии и включает в себя

теоретико-множественную модель СИО как неотъемлемого функционального и структурного элемента системы управления оперативными подразделениями МЧС,

модель описания состояния объекта управления в СУОП, модель обобщенного показателя качества СИО,

модель измерения и статистической оценки состояния объекта управления в СУОП при наличии систематических погрешностей измерений и погрешностей эфемерид,

алгоритмы расчета показателей точности СИО при ее функционировании в составе СУОП

3 Комплекс алюритмов и программ прогнозирования характеристик системы информационного обеспечения

4 Предложения по практическому применению результатов исследования

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений Общий объем диссертации 172 страницы Работа иллюстрирована 18 рисунками и 5 таблицами Библиографический список включает 128 наименовании

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулирована цель диссертационной работы Раскрывается научная новизна

и методы исследования, перечисляются результаты работы, выносимые на защиту, и обосновывается их практическая значимость Приводятся данные об апробации, публикации и реализации результатов исследования Раскрывается содержание работы по павам

В первой главе - «Анализ путей развития системы информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС. Постановка задачи исследования» - проведен анализ задач, стоящих перед системой информационного обеспечения при управлении оперативными подразделениями МЧС Показано, что в перспективе системы информационного обеспечения (СИО) будут создаваться с применением информационных технологий спутниковой навигации, которые могут наделять существующие системы данного класса новыми свойствами Обоснование свойств таких систем потребует усовершенствования методов обоснования требований на ранних этапах их проектирования

В диссертации ставится задача разработки методов и алгоритмов прогнозирования требований к системам информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС с использованием технологий систем спутниковой навигации

Приводится содержательная и математическая формулировка задачи диссертационного исследования Задача относится к классу задач оптимизации характеристик сложных систем Ее содержательная постановка состоит в следующем

Рассматривается типовая система информационного обеспечения Она предназначена для получения, объединения и преобразования информации как одного из важнейших ресурсов управления силами и средствами МЧС, задействованными для ликвидации чрезвычайных ситуаций В процессе управления СИО выполняет важную, хотя и вспомогательную, операцию в интересах решения задачи более высокого иерархического уровня Такого рода системотехническая трактовка роли СИО при управлении оперативными подразделениями МЧС позволяет увязать цели ее функционирования с

потребностью функционирования системы управления Поэтому в работе при обосновании путей развития СИО принят принцип системной ориентированности целей ее функционирования на выполнение общей задачи управления

При обосновании путей развития СИО, на ранних этапах ее проектирования, возникает два важных вопроса

а) какими свойствами следует наделить СИО, чтобы в процессе ее функционирования был создан необходимый информационный ресурс для решения задачи управления силами и средствами МЧС7

б) какие алгоритмы обработки необходимо дополнительно ввести в состав системы математического обеспечения СИО, чтобы повысить точность определения состояния объектов управления путем исключения из результатов измерений заранее неизвестных систематических погрешностей, а также заранее неизвестных систематических погрешностей эфемерид"?

В качестве объектов управления в работе рассматриваются личный состав и техника пожарно-спасательньгх формирований, которые задсйствуются для выполнения работ по ликвидации ЧС, а также управляемые манипуляторы, применяемые в агрессивных средах и в условиях повышенной опасности для человека Например, при проведении различного рода взрывных и дегазационных работ, при разминировании объектов и подходов к ним, а также при выполнении дру] их небезопасных для человека работ

В работе под управляемым движением подразумевается переход рассматриваемых объектов управления (ОУ) из некоторого начального состояния в заданное конечное состояние под управляющим воздействием исполнительного органа системы управления

Начальное и конечное состояние рассматриваемых объектов управления определяются параметрами их движения координатами и их производными по времени И в соответствии с этим качество управления характеризуется точностью перехода объекта управления из начального состояния в конечное состояние

и

Принимая во внимание, что процесс перехода объекта управления из одного состояния в другое носит стохастический характер, можно предпочагать, что координаты реальной точки, в которую выводится управляемый объект, будут отличаться от координат прогнозируемой точки вывода И сстсствснно принимать в качестве характеристики точности управления велтину (погрешность) этого отклонения

В качестве количественной характеристики погрешности управления применяется одна из рекомендуемых в метрологии форм выражения погрешностей А именно указанием области, в которой находится погрешность отклонения координат и значения меры этой области, а также указанием вероятности, с которой погрешность находится в этой области

Предполагается, что известен закон, по которому происходит управление объектами, и количественно исследовано влияние погрешности определения координат управляемых объектов на точность управления

Знание этого закона позволяет, исходя из заданной количественной характеристики качества управления, предъявить требование к точности определения координат управляемых объектов В работе предполагается, что эти требования предъявлены с применением интервальной формы выражения погрешностей

Вначале ставится первая часть исследуемой задачи требуется обосновать точность, с которой нужно выполнять измерения в СИО, чтобы выполнить предъявляемые требования по точности оценки состояния управляемых объектов в РСЧС

Затем формулируется вторая часть задачи какими свойствами следует наделить СИО, чтобы можно было оценить и исключить из результатов измерений систематические погрешности и погрешности эфемерид в навигационных сообщениях

Математическая формулировка задачи включает в себя теоретико-множественную модель, учитывающую единство системы управления СУОП и

взаимосвязь се с внешней средой (ВС), системой информационного обеспечения (СИО) и другими подсистемами разного уровня управления

лсу = лвс*лио = {< пио, > лвс, > /пио, € яи0, € Пвс|, (1 1)

где символами 7Ссу, 7ГИ0 и 7Свс обозначены соответственно СУОП, СИО и

внешняя среда, как формальные элементы модели, < Лн0), пвс^ > -

упорядоченная пара элементов

Особенность модели (1 1) состоит в том, что входящие в нес множества являются формальными объектами, которые в работе наделяются вполне определенными смысловыми значениями при описании внешних и внутренних характеристических свойств системы Даются описания таких свойств

Обобщенное представление модели дано в виде множества отношений

$ 1X1 между входами и выходами СИО как формального объекта 71но модели

Я

("но)

ВЫ) "0))5£)

' ?("ло)

(1 2)

(ж™0)) Г ы )1

где О = | IV "' > - заданное множество определяемых показателей

1У(п"о) качества СИО, ¿)(",,0>- пространсгво состояния СИО, Р'Лю) -вероятностная мера случайности состояния СИО, О :>иц) - множество всех

(я )

внутренних свойств СИО, зависящих от внешних параметров С] 1,0

С использованием модели (1 2) требуется определить множество О

,(»ио)

внутренних свойств СИО, зависящих от внешних параметров С]<Жт^, которые

удовлетворяют условию

Ф*(?(7Г1ю))еагёттф(ж(Л|

Ф1^ио))]), (13)

где Ф - заданная критериальная функция, обладающая необходимыми аналитическими свойствами, - оператор формирования внутренних

свойств СИО по заданным внешним параметрам (¡^"'^

Во второй главе - «Разработка метода обоснования характеристик СИО при решении задач управления подразделениями МЧС» - описаны модели состояния ОУ X и результатов измерения Ь параметров Ь Погрешности навигационных измерений предполагаются случайными некоррелированными нормально распределенными величинами, имеющими 2

дисперсию О0, равные нулю математические ожидания и корреляционную матрицу £)= Ор/, где I - единичная матрица

Для введенных моделей несмещенная оценка X состояния X определяется методом наименьших квадратов Х — ^АТА^ АТЬ, где

А = ||| - матрица частных производных с элементами ац = 81г / 0х], и имеет корреляционную (дисперсионно-ковариационную) матрицу

О\Х\ = ^(атАУ

Требования к СИО задаются совокупностью величин областью в которой дочжна находиться оценка X величины X, и вероятностью Р0, с

^ (о)

которой эта оценка должна находиться в обтасги

Вектор X равномерно распределен по эллипсоиду еу который

описывается уравнением (2 — Х^ — X) = X2,

В качестве статистического показателя точности оценки X рассматривается заданная обчасть = Е^ (Х^ С Ет, в которой погрешность

Дд —Х — Х находится с заданной вероятностью Р0 (2 1)

p{Av€ei0)}=P0. (2 1)

В постановке задачи предполагаются известными следующие компоненты

1 Структура и характеристики СУОП, включающей в свой состав систему информационного обеспечения

2 Объекты управления (ОУ) - мобильные силы и средства, входящие в состав действующих подразделений МЧС

3 Требования к качеству управления, выраженные конкретными

значениями обобщенного показателя качества управления И7'""'

4 Требования к свойствам системы информационного обеспечения -точности оценивания состояния объекта управления X Задание требований к СИО и проверка их выполнения производятся по критерию (2 1) Для реализации предъявляемых требований к информационному обеспечению в составе СИО предусмотрено применение навигационной аппаратуры потребителей (НАЛ) спутниковой радионавигационной системы (СРНС) GPS и ГЛОНАСС, использующей дифференциальный режим работы

Первая часть задачи состоит в том, чтобы для описанных исходных данных обосновать точность результатов навигационных измерений, выполняемых СИО Точность должна быть достаточной для достижения заданной точности оценки вектора состояния ОУ выбранным методом обработки измерительной информации

Другая часть задачи состоит в обосновании точности прогнозирования измерений в СИО, с учетом возможности компенсации при обработке измерительной информации систематических погрешностей и погрешностей эфемерид

Решение задачи получено для общего и частного случаев

В общем случае решение сводится к построению распределения оценок

X для нахождения прогнозируемых значений параметра Од,

характеризующего требуемую точность измерении в СИО и удовлетворяющих условия (2 1)

В частном случае, когда доверительная область Б^ описывается уравнением эллипсоида

с(у0,,{^ АТА[м>-х] = <а2, м>е£и}, (22)

задача прогнозирования требований к СИО сводится к нахождению отношения

СО .

а0 =—, где коэффициент пропорциональности А. между параметром <т0 и

А,

размерами полуосей эллипсоида е^0' (2 2) определяется из соотношения

Р= 0 /(х,у,2)<Ыу(1г = у,

в котором /(х, у, г) - совместная плотность вероятностей компонентов случайного вектора X, а гу [Хк ) - область, в которой распределен случайный вектор X

В третьей главе - «Метод прогнозирования требований к моделям информационного обеспечения систем управления оперативными подразделениями МЧС с использованием технологий спутниковой навигации» - проведен анализ влияния погрешностей эфемерид на точность навигационного определения состояния (фазовых координат) объектов управления в СУОП

Результаты анализа иллюстрируются рис 3 1 для различною варианта расположения навигационных спутников На нем изображено отклонение (в метрах) расчетной траектории ОУ от действительной его траектории в зависимости от продолжительности сеанса измерений при наличии погрешности в эфемеридах, равной 5 м

20 30

Время, мин

Рис 3 1 Отклонение рассчитанной траектории от действительной траектории при наличии погрешности в эфемеридах (5 м)

Разработан метод оценивания погрешностей эфемерид в системе информационного обеспечения с использованием технологии спутниковой навигации В методе используется процедура среднеквадратичсского оценивания параметров в системах со структурной и временной избыточностью, для которой выполняется соотношение

М

п>т + М, Ъ!>

п — т

где М - число оцениваемых параметров в модели состояния ОУ и параметров модели систематических погрешностей и эфемерид, п - число измеряемых величин, N - число моментов времени измерения, т - размерность вектора состояния ОУ, [я] - операция округления а до ближайшего целого в

направлении к положительной бесконечности

Особенность процедуры оценивания состоит в том, что систематические

погрешности прогнозирования положения навигационных спутников (погрешности эфемерид) включены в число определяемых параметров модети состояния ОУ

Оценивание погрешностей эфемерид разделено во времени на следующие две стадии

На первой стадии решения находится оценка составного вектора , компонентами которого являются неизвестные систематические погрешности результатов измерений и погрешности эфемерид Оценки определяются по методу Ньютона на ш - итерационном шаге из рекуррентного соотношения

=0:А^'ЩК (в.),

где Аа - матрица частных производных от вектора измерений по компонентам определяемого вектора (7, а ^[2] - корреляционная (дисперсионно-

ковариационная) матрица погрешностей измерения в СИО

Для получения оценок с точностью 20 - 22% от величины среднеквадратического отклонения погрешностей НАП достаточно 30 - 50 измерений, поступающих с дискретностью 1 с

Оценки используются в дальнейшем для компенсации

погрешностей на второй стадии оценивания

На второй стадии для компенсации погрешностей эфемерид из результатов передаваемых сообщений вычитается оценка С; эфемерид, найденная на предыдущей стадии оценивания В результате уточненные значения эфемерид С*5 для каждого НКА с номер 5 = 1,2, ,р,

принимаются затем в качестве исходных данных о положении навигационных спутников для среднеквадратической оценки состояния ОУ

Оценка точности метода, которая иллюстрируется практическим примером, показала, что в случае пренебрежения случайными погрешностями измерений процесс вычисления заканчивается на третьем-четвертом итерационном шаге при произвольных значениях оцетшваемых параметров

погрешности При наличии случайных погрешностей точность оценивания снижается Однако погрешность оценивания не превышает 2 10% от уровня случайных погрешностей измерения, что является приемлемым при определении состояния объекта управления в СУОП

Приводится алгоритм расчета точности прогнозирования требований к

СИО

Разработан алгоритм прогнозирования точности измерений в СИО с алгоритмической компенсацией систематических и эфемеридных погрешностей В его основу положено сформулированное в работе предложение и вытекающие из него следствия для нахождения параметров модели объекта управления и для оценки их точности

В алгоритме прогнозирования точности используется критерий (2 1) в форме

р[хк €<<•>, а2..... </д, , к = 1,2, ., 5} = 7,

где ) - область, в которой распределен случайный вектор X, а с/Л -

показатели, характеризующие точность измерений в СИО

С использованием этого условия получено аналитическое выражение для прогнозируемой оценки точности СИО

В четвертой главе - «Исследование метода и разработка предложении по его применению» - определена цель и приведена методика исследований

Исследование проведено опытно-теоретическим методом с применением реальной информации о местоположении созвездия из 4-х навигационных спутников (НКА) системы ГЛОНАСС

Модель эксперимента приведена на рис 4 1 Результаты исследования показали следующее

1 При отсутствии случайных погрешностей в результатах измерений оценка состояния объекта управления, систематической погрешности навигационных измерений и погрешностей эфемерид получена с точностью,

определяемой разрядностью вычислительного средства Это свидетельствует о практически приемлемой точности разработанных алгоритмов оцепивапия

Местожяожение ОУ

Исходные данные

Вектор состояния НКА

Вектор состояния ОУ

Местоположение

ккс

2 Расчет инт^-рвалов наблюдения

3 Моделирование движения НКА

Моделирование движения ОУ

Выбор созвездия

6 Форлсфование эфемерид

т

? Моделироваю» погрешностей

^ Моделирование измерений на ККС

9 Моделирование измерений на ОУ

Ю Решение задачи (этап!)

И Решение задачи (этап II)

12 Сравнение траекторий и формирование статистических данньг-

13

Отображение

Рис 4 1 Бчок-схема модели исследования

2 При наличии случайной погрешности точность оценивания составляет от 7 до 15 процентов от среднеквадратического отклонения (СКО) погрешности измерений, в зависимости от взаимного расположения НКА и ОУ Для того же уровня случайных погрешностей точность оценивания погрешностей эфемерид не превышала 20 - 22% от величины СКО

3 Для оценки состояния объекта управления в СУОП с точпостыо, не превышающей 2 5 метров и достоверностью не хуже у =0,99 необходимо

применять в СИО навигационную аппаратуру спутниковой навигации, у которой СКО погрешность измерения находится в пределах 0,2 0,7 м

4 При практических расчетах можно рекомендовать графический способ расчета требований к точности измерений в СИО Для его применения необходимо задать а) соотношение менаду вероятностью -Р(^) попадания

оценки X в эллипсоид рассеяния и коэффициентом пропорциональности

А. между параметром погрешности измерения а0 и размерностью со

эллипсоида е^, которые приведены в табл 4 1, и б) номограмму зависимости

СКО погрешности навигационных измерений СТ0 от коэффициента X (рис 4 2)

Таблица 4 1

Р(Х) 0,199 0,738 0,972 0,991 0,993 0,999

°0 1 2 3 3,4 3,5 5

Рис 4 2 Номограмма для расчета точности измерений в СИО для различных значении параметра и 1-со = 5,2 - со= 3, 3 - ю= 2,4 - са = 1

Если требуется рассчитать значение а0 с вероятностью у =0,99, с которой погрешность оценки координат ОУ не должна выходить за границы эллипсоида размерностью со =5, то необходимо выполнить следующие действия

1) на рис 4 2 восстановить к оси абсцисс перпендикуляр в точке с координатой у=0,99 (А, = 3,4) до пересечения его с кривой ш=5 (точка М),

2) провести через точку М прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения ее с осыо ординат (точка И)

Ордината этой точки и будет искомым значением параметра 1,47 м (графическое решение согласуется с аналитическим решением, приведенным в диссертации)

Таким образом, результаты исследования наглядно и количественно подтверждают вывод о том, что разработанный метод позволяет прогнозировать метрологические характеристики НАП СРНС при определении координат ОУ с одновременной оценкой точности и достоверности результатов прогнозирования

Разработанные в диссертации метод и алгоритмы можно использовать в программном обеспечении для управления подвижными объектами оперативных служб, аварийно-спасательных, противопожарных и других формировании

В заключении обобщаются результаты исследований и формулируются основные выводы по работе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ:

По мере усложнения задач управления важное значение приобретает задача прогнозирования требований, которые должны быть системно увязаны с целями функционирования СУОП

В ходе диссертационного исследования получены следующие основные научные и практические результаты

разработан метод прогнозирования требований к системе информационного обеспечения для управления оперативными

подразделениями МЧС с использованием технологий систем спутниковой навигации В отличие от известных методов прогнозирования, он представляет собой многоуровневый инструмент анализа информации, с помощью которого достигается требуемая точность и достоверность прогнозирования интервальных показателей качества СИО,

- разработана теоретико-множественная модель системы информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС В отличие от известных моделей прогнозирования характеристик измерительных систем, в ней формально установлены отношения между характеристическими внешними свойствами СИО и свойствами системы управления, как системы более высокого по отношению к ней иерархического уровня,

- разработаны алгоритмы априорной оценки характеристик системы информационного обеспечения, в которых предусмотрена компенсация систематических и эфемеридпых погрешностей Особенность их состоит в том, что систематические погрешности прогнозирования положения навигационных спутников СРНС (погрешности эфемерид) включены в число определяемых параметров модели радионавигационных измерений, благодаря чему повышается точность навигационного определения координат объектов в СУОП

Прикладные результаты представлены в виде алгоритмов, методик и прикладных программ, пригодных для решения конкретных практических задач по обоснованию характеристик СИО

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Список работ, опубликованных в изданиях по перечню ВАК 1 Пицык В В , Гамаюнов Е Г , Жданов Д Ю Теоретико-множественная модель информационного обеспечения в системах управления // Метрология - 2008 -№7 - с 3-9

2 Пицык В В , Гамаюнов Е Г, Ждапов Д Ю Теоретико-множественная модель в задаче обоснования характеристик информационно-измерительных систем // Метрология -2008 -№9 -с 13-22

3 Пицык В В, Гамаюнов Е Г, Табун И Ю Анализ влияния эфемеридных погрешностей па точность навигационного определения координат потребителя//Метрология -2008 -№10 - с 30-34

4 Гамаюнов Е Г Модель системы информационного обеспечения управленческих решений при ликвидации чрезвычайных ситуаций и ведении аварийно-спасательных работ//Пожарная безопасность - 2009, №3 -с 106— 111

Список работ, опубликованных в других изданиях

5 Беляев С М, Гамаюнов Е Г, Пицык В В Задача обоснования требований к точности навигационных измерений для управления транспортными средствами МЧС // М Веспгак Академии Государственной противопожарной службы, № 6,2006 - с 39-49

6 Пицык В В , Гамаюнов Е Г Определение координат объектов по сигналам спутниковых радионавигационных систем для информационного обеспечения дежурно-диспетчерской службы МЧС России // М Вестник Академии Государственной противопожарной службы, №8, 2007 - с 109-122

7 Пицык В В, Гамаюнов Е Г Навигационное определение координат управляемых транспортных средств МЧС с компенсацией систематических погрешностей измерений и эфемерид // Интернет-журнал «Технологии техносфернойбезопасности» -2007 -№6 -http//ipbmosru/ttb

8 Пицык В В, Гамаюнов Е Г Теоретико-множественная модель процесса информациошюго обеспечения в системах управления рисками // Пожары и чрезвычайные ситуации предотвращение, ликвидация №2 журнал - М Академия ГПС МЧС России, 2008 - стр 68-74

9 Пицык В В , Гамаюнов Е Г Многомерная задача обоснования требований к информационному обеспечению в системах управления рисками // Пожары и

чрезвычайные ситуации предотвращение, ликвидация №1 журнал - М Академия ГПС МЧС России, 2009 -стр 103-109 ЮГамаюнов ЕГ Повышение качества информационно-навигационного обеспечения систем управления рисками Управление развитием крупномасштабных систем (МЬБО 2008) Материалы Второй международной конференции (1-3 октября 2008, Москва, Россия) М Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им В А Трапезникова РАН, 2008 -С 89-90 (том II) 11 Гамаюнов ЕГ Совершенствование системы информационной поддержки аварийно-спасательных подразделений МЧС России с использованием информационных технологий спутниковой навигации Материалы XVII научно-технической конферепции «Системы безопасности» - СБ - 2008 Международного форума информатизации, (Москва, 30 октября 2008 г ) 2008

Разрешено к печати 14 01 2010 г Формат 60x84 1/16 Тираж 60 экз

Список сокращений и основных обозначений.

Введение.

1. Анализ путей развития системы информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС. Постановка задачи исследования.

1.1. Системный анализ систем управления силами и средствами

МЧС и их информационного обеспечения.

1.2. Анализ особенностей функционирования СИО в составе СУОП

1.3. Теоретико-множественное описание задачи обоснования характеристик СИО.

1.4. Постановка задачи.

Выводы по разделу.

2. Разработка метода обоснования характеристик СИО при решении задач управления подразделениями МЧС.

2.1. Исходные предположения и ограничения.

2.2. Математическая постановка задачи по обоснованию характеристик СИО.

2.3. Решение задачи.

Выводы по разделу.

3. Метод прогнозирования требований к моделям информационного обеспечения систем управления оперативными подразделениями

МЧС с использованием технологий спутниковой навигации.

3.1. Анализ влияния систематических и эфемеридных погрешностей на точность навигационного определения состояния объектов.

3.2. Задача оценки состояния объектов управления при наличии погрешностей эфемерид.

3.3. Решение задачи.

3.4. Методика обоснования точности СИО с алгоритмической компенсацией систематических и эфемеридных погрешностей.

Выводы по разделу.

4. Исследование метода и разработка предложений по его применению

4.1. Цель и схема исследования.

4.2. Результаты исследования по обоснованию точности измерений в СИО.

4.3. Рекомендации по практическому применению результатов исследования

Выводы по разделу.

Актуальность исследуемой научной задачи. Одним из важных направлений в деятельности МЧС является совершенствование системы оперативного управления мероприятиями по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС). Направление этой деятельности закреплено федерально-целевой программой «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2010 года» (Постановление Правительства РФ от 6 января 2006 г. №1) и реализуется в развивающейся Единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС).

Развитие РСЧС направлено на решение все более сложных задач, стоящих перед МЧС России, и охватывает все ее структурные и функциональные подсистемы, включая и систему информационного обеспечения (СИО), как одну из важных в общей системе оперативного управления.

Под информационным обеспечением в работе подразумеваются мероприятия, направленные на получение информации как одного из важных ресурсов управления. Поэтому под системой информационного обеспечения в работе подразумевается система, объединяющая в себе информацию, используемую как ресурс управления силами и средствами МЧС для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Она включает в свой состав средства измерений, разнесенные в пространстве измерительно-вычислительные комплексы, предназначенные для определения состояния объектов управления, средства сбора, обработки и передачи измерительной информации об объектах управления, органы управления ими, а также набор нормативных и регламентирующих документов, определяющих их функционирование в кризисных и чрезвычайных ситуациях.

Важнейшим направлением совершенствования информационного обеспечения процессов управления РСЧС является интеграция всех информационных ресурсов РСЧС, повышение оперативности, полноты, достоверности, непротиворечивости и устойчивости информационного обеспечения процессов управления РСЧС.

Научную основу развития СИО составляет общая теория систем и ее приложения. Успешному ее развитию способствовали фундаментальные исследования Р. Беллмана [13], JI.A. Заде [42], Р. Калмана [47], A.M. Ляпунова [59], JI.C. Понтрягина [80], Т. Саати [88,89], Э.П. Сейджа [92] и других видных отечественных и зарубежных ученых.

Современное развитие РСЧС предполагает широкое использование современных информационных технологий и последних достижений в технологии создания системы глобального позиционирования ГЛОНАСС (GPS).

Вместе с тем на пути практического применения этих достижений при построении перспективных систем информационного обеспечения процессов управления РСЧС возникает ряд задач, решение которых позволило бы ответить на два важных практических вопроса:

1. Какими количественными характеристиками качества следует наделить СИО, чтобы они оказались достаточными для выполнения системой своих функций?

2. Как будут меняться эти характеристики в тех случаях, когда управление будет происходить под воздействием не учитываемых заранее систематических погрешностей и погрешностей эфемерид, но устраняемых в системе с использованием специальных методов обработки информации в СИО?

Теоретическая и практическая важность решения этих задач стимулировала выбор научного и практического направлений диссертационного исследования. А именно: разработка моделей информационного обеспечения систем управления оперативными подразделениями с применением технологий спутниковой навигации.

Объект исследования — система информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС, участвующими в ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Предмет исследования - методы, модели и алгоритмы, предназначенные для прогнозирования характеристик качества системы информационного обеспечения в системах управления оперативными подразделениями МЧС с использованием современных технологий систем спутниковой навигации.

Задача исследования — разработка метода прогнозирования требований к системам информационного обеспечения для управления оперативными подразделениями МЧС с использованием технологий систем спутниковой навигации.

Цель исследования состоит в повышении качества информационного обеспечения в системах управления оперативными подразделениями МЧС.

Поставленная цель достигается в работе путем решения следующего комплекса логически взаимно увязанных задач.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ

1. Проведено исследование разработанных в диссертации методов и моделей. Цель исследований состояла в том, чтобы оценить работоспособность и точность предложенных моделей и методик обоснования точности измерений в системе информационного обеспечения при решении задачи оперативного управления силами и средствами МЧС. Для исследования использована модель измерений радионавигационных параметров по сигналам, принимаемым не менее чем от четырех НКА. Взаимное расположение траекторий движения объекта управления и НКА относительно ККС выбирались таким образом, чтобы можно было образовать наилучшее (в смысле геометрического коэффициента) созвездие из НКА.

2. Результаты исследований подтверждают полученный в диссертационном исследовании теоретический вывод о том, что прогнозируемые оценки дисперсии результатов навигационных измерений в СИО практически не чувствительны к выбору метода навигационного определения координат для случая, когда требуется, чтобы полученный и желаемый результаты оценивания вектора состояния ОУ были стохастически эквивалентными в широком смысле.

3. Еще один вывод касается схемы вычисления интеграла вероятности в алгоритме расчета точности СИО. В этой схеме интегрирование осуществляется по области, которая не является конгруэнтной задаваемой области требований. Такое интегрирование можно выполнить, в частности, известными численными методами. Для случая определения координат на плоскости можно применить предложенную в работе простую формулу вычисления интеграла вероятности.

4. Разработаны рекомендации по практическому применению метода, которые сводятся к следующему: метод рекомендуется применять при создании типовой структуры межведомственного диспетчерского комплекса, предназначенного для управления подвижными объектами оперативных служб, аварийно-спасательных, противопожарных и других формирований. В составе комплекса предполагается использование НАП СРНС, предназначенной для размещения на подвижных управляемых объектах МЧС; при практическом применении разработанных моделей и методик важным является задание исходных данных к СИО для решения задачи обоснования точности НАП в виде требований к точности оцениваемых величин по результатам измерений СРНС. В формировании исходных требований к СИО должны участвовать представители конструктора испытываемых систем, испытательных подразделений и метрологической службы. Результат их совместной деятельности выражается в перечне используемых исходных данных для последующей оценки точности НАП по предложенным моделям и алгоритмам.

С помощью предложенных моделей можно повысить точность определения координат объектов управления за счет компенсации погрешностей в эфемеридах навигационных спутников СРНС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одним из важнейших направлений повышения эффективности управления оперативными подразделениями при ликвидации ЧС и проведении АСДНР (СУОП), является дальнейшее совершенствование системы их информационного обеспечения с использованием достижений в современных информационных технологиях.

Важным функциональным и структурным элементом в ней является система информационного обеспечения (СИО). В работе исследовалась одна из важных функций этой системы — получение информации об объектах управления, которая необходима для формирования целенаправленного воздействия на объекты. Исследования были направлены на то, чтобы ответить на два основных вопроса: какими должны быть состав и структура системы и какими значениями следует наделить параметры выбранной структуры, чтобы СИО обладала свойствами, при которых обеспечивается требуемое качество функционирования системы управления объектами?

В ходе проведения исследований получены следующие научные и практические результаты.

1. Показано, что, по мере усложнения задач, решаемых СУОП, все более значимую роль играет ее информационное обеспечение. Причем, все большее значение оно приобретает в чрезвычайных ситуациях, в которых человек активно участвует в различных мероприятиях. Для эффективного информационного обеспечения СУОП необходимо постоянное совершенствование подсистемы ее информационного обеспечения.

2. Проанализирована типовая схема получения, преобразования и использования информации в процессе функционирования СУОП. Формально и качественно показано, что в ней измерения являются вспомогательной операцией, выполняемой в интересах решения задач более высокого иерархического уровня. Такого рода системотехническая трактовка роли СИО в составе СУОП позволяет на различных этапах проектирования системно увязать цели ее функционирования с потребностью практики управления в ЧС. Поэтому при обосновании характеристик СИО необходимо придерживаться принципа системной ориентированности целей функционирования СУОП, в которой СИО является иерархически соподчиненной системой. И предъявлять требования к качеству СИО такие, чтобы гарантированно выполнялись бы заданные требования к показателям качества СУОП.

3. Разработана теоретико-множественная модель СУОП и системы ее информационного обеспечения. Они формально рассматриваются, как некоторые конечные абстрактные множества по Кантору. Особенность модели усматривается в том, что входящие в нее множества являются формальными объектами, на которые не накладывается никаких ограничений, кроме ограничения конечности множеств. Такая особенность позволяет наделять объекты модели вполне определенными смысловыми значениями при формальном описании свойств СУОП и СИО как составного элемента системы.

Введенные теоретико-множественные отношения в модели формально подтверждают тот факт, что в системах информащюнного обеспечения процессами управления недопустимо, вообще говоря, произвольно назначать требоваг ния к характеристикам отдельных средств, входящих в их состав. Это значит, что для выполнения общих требований, предъявляемых к системе информационного обеспечения, как элемента СУОП, между характеристиками ее отдельных элементов должны быть установлены вполне определенные, конкретные соотношения.

4. Дано теоретико-множественное описание задачи обоснования характеристик СИО. Исходным при описании является предположение о том, что потребность в системе информационного обеспечения выражается в требованиях, предъявляемых к ее характеристическим внешним свойствам со стороны СУОП, как системы более высокого по отношению к ней иерархического уровня. Такие требования устанавливаются в модели описания с помощью отношения, в котором осуществляется отображение множества выходов СИО на множество его входов. В модели учитываются условия функционирования СИО в условиях воздействия на нее среды распространения сигналов и внешних объектов. Теоретико-множественное представление СУОП и ее составного элемента - системы информационного обеспечения — позволило формализовать постановку и последующее решение задачи диссертационного исследования.

5. Сформулированы исходные предположения и допущения, при которых исследуется задача обоснования характеристик СИО. Даны содержательная и формальная постановки задачи диссертационного исследования. Задача относится к классу задач оптимизации характеристик сложных систем по заданному критерию. Введенная для оптимизации критериальная функция наделена вполне определенными, конкретными, свойствами: она является вещественной, конечной, дифференцируемой функцией векторного аргумента; сохраняет постоянное значение на области «нелучших» решений и монотонно возрастает на области «нехудших» решений; ограничена сверху и снизу. Такие свойства отражают природу исследуемой системы и стремление наделить ее желаемым качеством.

К числу дополнительных ограничений и допущений, конкретизирующих постановку сформулированной задачи по обоснованию характеристик СИО, относятся следующие введенные модели: модели, применяемые для описания состояния объекта управления в СУОП; модели измерения и статистической оценки состояния объекта по результатам измерения; модели, используемые для описания свойств системы информационного обеспечения в СУОП; критерии оценки качества, с которым выполняются измерения в СИО.

6. Сформулирован и доказан достаточный признак для проверки выполнения требований к точности измерения в СИО, рассматриваемый как одна из модификаций введенного обобщенного показателя качества СИО.

7. Конкретизированы содержательная и математическая постановки задачи диссертационного исследования.

Первая часть задачи состоит в обосновании точности измерений в СИО, которая должна быть достаточной для достижения заданной точности, с которой оценивается вектор состояния объекта управления в СУОП.

Другая часть задачи состоит в том, чтобы для рассчитанной точности измерения модифицировать структуру подсистемы СИО, включающей НАП СРНС, так, чтобы в процессе ее функционирования можно было повысить точность оценки состояния объекта управления в СУСС за счет компенсации неучтенных систематических погрешностей измерения.

8. Дано аналитическое решение первой части задачи - обоснование точности измерений в системе информационного обеспечения, использующей НАЛ СРНС. Особенность полученного решения состоит в том, что с его помощью возможно прогнозирование метрологических характеристик НАП с одновременной оценкой точности и достоверности результатов прогнозирования. Результатом решения явилось создание теоретических основ-метода обоснования характеристик СИО как элемента СУОП. Метод включает в себя следующие составляющие: математическую модель измерений с применением НАП СРНС; математическую формулировку задачи о построении метода обоснования точности измерений в СИО; метод решения задачи обоснования требований к точности измерений с использованием НАП СРНС и анализ полученного решения.

Существенный для практики вывод заключается в том, что предложенный метод обоснования характеристик СИО, наряду с оценкой точности измерений в СИО, позволяет оценивать также и достоверность рассчитываемых показателей точности.

9. Проведен анализ влияния погрешностей эфемерид на точность навигационного определения состояния объектов управления в СУОП. Показано, что погрешность, возникающая вследствие неточности аналитической модели прогноза параметров орбит навигационных космических аппаратов, неточности модели расчета вектора их состояния, а также из-за непрогнозируемых смещений их относительно экстраполированной орбиты, приводит к значительным погрешностям в определении координат потребителя (ОУ). Показано также, что используемый дифференциальный метод навигации не в полной мере исключает эфемеридную составляющую погрешности.

10. Дана математическая постановки задачи по разработке метода, предназначенного для определения координат объекта управления в СУОП по сигналам СРНС в дифференциальном режиме работы с компенсацией погрешностей эфемерид. Особенность задачи состоит в том, что в ней систематические погрешности прогнозирования положения навигационных спутников СРНС (погрешности эфемерид) включены в число определяемых параметров модели радионавигационных измерений. Определяемые в результате ее решения погрешности эфемерид можно в дальнейшем учитывать для повышения точности навигационного определения координат ОУ в СУОП.

11. Построено аналитическое решение поставленной задачи. С чисто теоретической точки зрения оно принципиально не отличается от решения задачи оценивания систематических погрешностей в измерительных системах со структурной и временной избыточностью. Однако при построении решения были учтены следующие особенности задачи: в состав оцениваемых параметров дополнительно включены погрешности собственных эфемерид навигационных спутников СРНС. Будучи неаддитивными относительно определяемых систематических погрешностей результатов навигационных измерений, они аддитивны по отношению к оцениваемым координатам потребителя (или соответствующим коэффициентам функций, описывающих его движение). Поэтому определение их обычными методами линейного разделения зачастую невозможно.

Решение задачи получено путем разделения во времени процесса оценивания погрешностей.

На первой стадии этого процесса по результатам навигационных измерений, выполняемых на контрольно-корректирующей станции, построены оценки погрешностей эфемерид для каждого из навигационных спутников и систематических погрешностей результатов измерений.

На второй стадии полученные оценки систематических погрешностей эфемерид используются в качестве поправки к прогнозируемым координатам навигационных спутников. А оценка систематических погрешностей принимается в качестве начального приближения для уточнения значений систематических погрешностей измерений, выполняемых навигационной аппаратурой потребителя на объекте управления.

Вторая стадия решения завершается оценкой вектора текущих координат потребителя ОУ и вектора систематических погрешностей измерений.

12. Разработана методика расчета характеристик точности СИО, использующей в своем составе НАП СРНС, для случаев, когда оценка состояния ОУ определяется с учетом поправок на систематические и эфемеридные погрешности, рассчитываемые по данным навигационных измерений, наделенных свойством структурной и временной избыточности. Дана математическая формулировка задачи расчета характеристик точности. Приведена схема ее решения, использующая разработанную процедуру совместного оценивания систематических погрешностей эфемерид и результатов прямых измерений в СИО. Проведена оценка точности методики.

13. Разработаны методики алгоритмы и программы расчета характеристик системы информационного обеспечения и оценки состояния объектов управления. Проведено исследование разработанных методов и моделей. Даны предложения по их практическому применению.

Результаты исследований экспериментально подтверждают полученный в диссертационном исследовании вывод о том, что прогнозируемые оценки дисперсии результатов навигационных измерений в СИО нечувствительны к выбору метода навигационного определения координат для случая, когда требуется, чтобы полученный и желаемый результаты оценивания вектора состояния ОУ были стохастически эквивалентными в широком смысле. Это позволяет использовать на практике данную методику при различной конфигурации навигационного поля для измерения координат ОУ в СУОП.

Еще один вывод касается схемы вычисления интеграла вероятности в алгоритме расчета точности СИО. В этой схеме интегрирование осуществляется по области, которая не является конгруэнтной задаваемой области требований. Такое интегрирование можно выполнить, в частности, известными численными методами. Для случая определения координат на плоскости можно применить предложенную в работе простую формулу вычисления интеграла вероятности, помещенную в Приложении 3.

14. Разработаны рекомендации по практическому применению метода, которые сводятся к следующему: метод рекомендуется применять при создании типовой структуры межведомственного диспетчерского комплекса, предназначенного для управления подвижными объектами оперативных служб, аварийно-спасательных, противопожарных и других формирований. В составе комплекса предполагается использование НАП СРНС, предназначенной для размещения на подвижных управляемых объектах МЧС; при практическом применении разработанных моделей и методик важным является задание исходных данных к СИО для решения задачи обоснования точности НАП в виде требований к точности оцениваемых величин по результатам измерений СРНС. В формировании исходных требований к СИО должны участвовать представители конструктора испытываемых систем, испытательных подразделений и метрологической службы. Результат их совместной деятельности выражается в перечне используемых исходных данных для последующей оценки точности НАП по предложенным моделям и алгоритмам.

С помощью предложенных моделей можно повысить точность определения координат объектов управления за счет компенсации погрешностей в эфемеридах навигационных спутников СРНС.

Полученные в диссертации результаты использованы в следующих организациях: в 4 ЦНИИ МО РФ при разработке теоретико-множественной модели системы информационного обеспечения при испытаниях ВВТ в

НИР «Полигон—2»; в ФГУ ВНИИПО при разработке алгоритмического и программного обеспечения подсистемы мониторинга мобильных объектов пожарной охраны, составной части типовой автоматизированной геоинформационной системы поддержки принятия решений и оперативного управления пожарно-спасательными подразделениями МЧС России при тушении пожаров и ликвидации техногенных аварий и катастроф на объектах, критически важных для национальной безопасности РФ; в Академии ГПС МЧС России в учебном процессе при изучении дисциплины «АСУ и связь» на факультете руководящих кадров и курсах повышения квалификации.

1. Азанов С.Н., Вангородский С.Н., Корнейчук Ю.Ю. и др. Еще раз о риске. // ВИНИТИ. Проблемы безопасности при ЧС. 2000. - Вып. 4.

2. Айзеке. Дифференциальные игры. М.: Мир, 1967. - 479 с.

3. Акимов В.А., Лесных В.В., Радаев H.H. Риски в природе, техносфере, обществе и экономике. — М.: Деловой экспресс. — 2004. — 352 с.

4. Акимов В.А., Лесных В.В., Радев H.H. Основы анализа и управления риском в природной и техногенной сферах. Учебное пособие. М.: Деловой экспресс, 2004. - 352 с.

5. Акимов В.А., Порфирьев Б.Н. Кризисы и риск: к вопросу взаимосвязи категорий. // Проблемы анализа риска. М.: Деловой экспресс. - 2004, т. 1, №1. - с. 38-49.

6. Алберт А. Регрессия, псевдоинверсия и рекуррентное оценивание.- М.: Наука, 1977. 224 с.

7. Александров B.C., Трунов H.H., Лобашев A.A. Системный подход к метрологии квантовых многочастичных систем // Измерительная техника. 2008. - №4. - с.3-7.

8. Атанс М., Фалб П. Оптимальное управление. М.: Машиностроение, 1968. -764с.

9. Баранин В.Н. Экономика чрезвычайных ситуаций и управление рисками: Учебное пособие. М.: Пожнаука. - 2004. — 330с.

10. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1975.

11. Бахшиян Б.Ц., Назиров P.P., Эльясберг П.Е. Определение и коррекция движения. М.: Наука, 1980. - 360с.

12. Беллман Р. Введение в теорию матриц. М.: «Наука», 1976. - 351 с.

13. Беллман Р. Динамическое программирование. — М.: ИЛ, 1960. -400 с.

14. Береснев В.Л., Гимади Э.Х., Дементьев В.Т. Экстремальные задачи стандартизации. Новосибирск: Наука, 1978.

15. Береснев В.Л., Дементьев В.Т. Исследование операций. Введение /Учебное пособие. — Новосибирск: Новосибирск, ун-т, 1979.

16. Брушлинский H.H. О понятии пожарного риска и связанных с ним понятиях. // Пожарная безопасность. 1999, №3. — с. 83 — 85.

17. Брушлинский H.H. Снова о рисках и управлении безопасностью систем. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. — М.: ВИНИТИ. 2002, вып. 4. - с. 23 - 34.

18. Брушлинский H.H., Клепко Е.А. К вопросу о вычислении рисков. // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. — М.: ВИНИТИ. — 2004, вып. 1.-с. 71-73.

19. Брушлинский H.H., Соколов C.B., Алехин Е.М. и др. Безопасность городов: Имитационное моделирование городских процессов и систем. -М.: Изд. «ФАЗИС», 2004. 160 с.

20. Бурбаки Н. Теория множеств. М.: Мир, 1965—455с.

21. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978.

22. Бутко Г.И., Ивницкий В.А. и др. Оценка характеристик систем управления летательными аппаратами. — М.: Машиностроение, 1983.

23. Варзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. — М.: Сов. радио, 1971.

24. Ватагин B.C., Топольский Н.Г. Нейроинформатика и нейросети для интеллектуальных интегрированных систем безопасности ГПС МЧС: 14-я научно-техническая конференция «Системы безопасности» 2004, Москва, 27 - 28 октября 2004г.- с. 310.

25. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 2002.

26. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988.

27. Вунш Г. Теория систем /пер. с нем. М.: Сов. радио, 1978.

28. Гамаюнов Е.Г. Модель системы информационного обеспечения управленческих решений при ликвидации чрезвычайных ситуаций и ведении аварийно-спасательных работ // Пожарная безопасность. — 2009, №3. — с. 106-111.

29. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц,- 4-е изд.- М.: Наука, 1988.- 552с.

30. Гвардейцев М.И., Морозов В.П., Розенберг В.Я. Специальное математическое обеспечение управления. — М.: Сов. Радио, 1978.— 512с.

31. Гихман И.И., Скороход A.B. Введение в теорию случайных процессов. -М.: Наука, 1977.

32. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1988.

33. ГОСТ 8.011 72. Показатели точности измерений, способы их выражения и формы представления результатов измерений.

34. ГОСТ Р 22.7.01-99. Единая дежурно-диспетчерская служба. Основные положения.

35. Денис Дж. мл., Шнабель Р. Численные методы безусловной оптимизации pi решения нелинейных уравнений. — М.: Мир, 1988.

36. Дзецкер Е.С. Геологическая опасность и риск (методологические исследования). // Инженерная геология, 1992, №6. с. 3 - 9.

37. Доманский В.К. Многошаговые стохастические игровые задачи управления. Докторская диссертация. С.-П. 2004.3агоруйко Н.Г. Методы распознавания и их применения. - М.: Сов. Радио, 1972 - 204с.

38. Дружинин Г.В., Сергеева И.В. Качество информации в системах управления: Учебное пособие. В 3 ч. Ч. 1. Безошибочность данных. — М.: МИИТ, 2003.-93 с.

39. Дружинин Г.В., Сергеева И.В. Качество информации в системах управления: Учебное пособие. В 3 ч. Ч. 3. Качество функционирования информационных систем. М.: МИИТ, 2005. — 110 с.

40. Заде JI.A. Понятие состояния в теории систем. Общая теория систем. — М.: Мир, 1966.-с. 49-65.

41. Зыков В.И., Командиров A.B., Мосягин А.Б., Тетерин И.М., Чекмарев Ю.В. Автоматизированные системы управления и связь: Учебник. Под общей ред. Зыкова В.И. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2006. - 667 с.

42. Иванов Н.М., Лысенко Л.Н., Мартынов А.И. Методы теории систем в задачах управления космическим аппаратом. М.: Машиностроение, 1981.-254с.

43. Ивахненко А.Г. Долгосрочное прогнозирование и управление сложными системами. Киев: Техшка, 1975, — 308 с.

44. Икрамов Х.Д. Численное решение матричных уравнений. — М.: Наука, 1984.

45. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. М.: Мир, 1971.-400 с.

46. Касти Дж. Большие системы: связность, сложность и катастрофы. — М.: Мир, 1982.

47. Качанов С.А., Тетерин И.М., Топольский Н.Г. Информационные технологии предупреждения и ликвидации ЧС: учеб. пособие. М.: Академия ГПС МЧС России. 2006. 212 с.

48. Клир Дж. Системология /пер. с англ. М.: Радио и связь, 1990.

49. Ковалевич О.М. К вопросу об определении «степени риска». // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ. -2001, вып. 1.-с. 73-82.

50. Колмогоров А.Н., Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1972. - 496с.

51. Косоруков O.A., Овсяник А.И., Чурбанов О.И. Оценка и управление рисками при чрезвычайных ситуациях. Учебное пособие. — Гриф МЧС РФ. М.: Изд. Военно-инженерного университета, 2004. 105 с.

52. Крамер Г. Математические методы статистики: Пер.с англ. М.: Физ-матгиз, 1963.

53. Красовский H.H. Теория управления движением. М.: Наука, 1968. -475 с.

54. Ли Р. Оптимальные оценки, определение характеристик и управление. М.: Наука, 1966. - 52 - 150.

55. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории матема-тико-статистической теории обработки наблюдений. — Л.: Физматгиз, 1962.

56. Луценко Б.Н., Чейдо Г.П. Сравнение двух методов оценивания систематических погрешностей в измерительных комплексах со структурной избыточностью. «Автометрия», 1970, №5, с. 30 — 35.

57. Ляпунов A.M. Общая задача об устойчивости движения М.: ГИТТЛ, 1950,-221с.

58. Медич Дж. Статистически оптимальные линейные оценки и управление. М.: Энергия, 1973. - 440 с.

59. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы. -М.: Мир, 1978.

60. Методические рекомендации по применению информационно-навигационной системы «Луч». — М.: МЧС РФ, 2002 г.

61. Михайлов A.B. Эксплуатационные допуски и надежность радиоэлектронной аппаратуре. М.: Сов. радио, 1970.

62. Многоуровневое управление динамическими объектами / Васильев В.И., Гусев Ю.М., Ефанов В.Н. и др. М.: Наука, 1987. 309 с.

63. Модели и механизмы в управлении организационными системами./ Беркалов С.А. и др. М.: Тульский полиграфист. - 2003. - Тт. 1-3.

64. Модели, методы и автоматизация управления в условиях чрезвычайных ситуаций. /Косячснко С.А. и др. // Автоматика и телемеханика. -1998.-№6.-с. 3-66.

65. Моисеев H.H. Элементы теории оптимальных систем. М.: Наука, 1975.-528 с.

66. Обеспечение пожарной безопасности на территории Российской Федерации: Методическое пособие / Амельчугов С.П. и др. / Под общ.ред. Ю.Л. Воробьева. М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России. - 2006. - 462с.

67. Овсяник А.И., Косоруков O.A., Белицкий В.И., Седнев В.А. Предупреждение чрезвычайных ситуаций: Учебное пособие под редакцией Овсяника А.И. М.: Академия ГПС МЧС России, 2007. - 290 с.

68. Письменный Д.Т. Конспект лекций по высшей математике. 2 часть. — 2-е изд. М.: Айрис-пресс, 2003.

69. Пицык В.В., Беляев С.М., Гамаюнов Е.Г. Задача обоснования требований к точности навигационных измерений для управления транспортными средствами МЧС // «Вестник Академии государственной противопожарной службы», 2006, №6, с.39-49.

70. Пицык В.В., Гамаюнов Е.Г. Теоретико-множественная модель процесса информационного обеспечения в системах управления рисками // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №2: журнал. М.: Академия ГПС МЧС России, 2008. - стр. 68 - 74.

71. Пицык В.В., Гамаюнов Е.Г., Жданов Д.Ю. Теоретико-множественная модель информационного обеспечения в системах управления // Метрология. 2008. - №7. - с. 3-9.

72. Пицык В.В., Гамаюнов Е.Г., Жданов Д.Ю. Теоретико-множественная модель в задаче обоснования характеристик информационно-измерительных систем // Метрология. 2008. — №9. — с. 13-22.

73. Пицык В.В., Гамаюнов Е.Г., Табун И.Ю. Анализ влияния эфемеридных погрешностей на точность навигационного определения координат потребителя // Метрология. 2008. - №10. - с. 30-34.

74. Поваляев A.A., Хвальков A.A., Белоусов Р.Б. Определение относительных координат по приращениям фазы несущих сигналов системы ГЛОНАСС // Измерительная техника. 1996. - №5. - с. 32 - 34.

75. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимального управления. М.: Физматгиз, 1961-391 с.

76. Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления. М.: Физматгиз. — 1962. — 688с.

77. Пузач C.B. Новейшие разработки в области пожарной безопасности. Современные методы математического моделирования. <http://fircsafety 3d.ru>

78. Пушной Б.M., Чейдо Т.П. Метод использования структурной избыточности измерительной системы при обработке экспериментальных данных с систематическими погрешностями // Автометрия. — 1970. — №5.

79. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. — Л.: Энергия, 1978.

80. Райбман Н.С., Чадеев В.М. Адаптивные системы управления технологическими процессами (методика). М.: Ин-т проблем управления, 1972.-56с.

81. Растригин Л.А. Системы экстремального управления. М.: Наука, 1974.-632с.

82. Розенберг В.Я., Прохоров А.И. Что такое теория массового обслуживания. М.: Сов. радио, 1965.

83. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий /пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1993.

84. Саати Т., Керкс И. Аналитическое планирование. Организация систем/пер. с англ. М.: Радио и связь, 1991.

85. Садовский В.Н. Основания общей теории систем. — М.: Наука, 1974.

86. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. — М.: Мир, 1980.

87. Сейдж Э.П., Меле Дж. Л. Идентификация систем управления. — М.: Наука, 1974.-248 с.

88. Смирнов В.И. Курс высшей математики. Л.-М.: ГИТТЛ, 1949.

89. Соболев В.И. Основы измерений в многомерных системах. М.: Энергия, 1975.

90. Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения. — М.: Эко-Трендз, 2003. 326 е.: ил.

91. Солодовников B.B. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления. М.: Физматгиз, 1960. - 656 с.

92. Судаков P.C. Теория псевдополуобратных матриц и ее применение в задачах надежности.- М.: Знание, 1981.- 118с.

93. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок /Пер. с англ. М.: Наука, 1985.

94. Теребнев В.В., Артемьев Н.С., Подгрушный A.B. Противопожарная защита и тушение пожаров. Кн. 5. Леса, торфяники, лесосклады. М.: Пожнаука, 2007. 358 с.

95. Теребнев В.В., Подгрушный A.B. Пожарная тактика. Основы тушения пожара / под общей ред. М.М. Верзилина. Екатеринбург, Изд. Калан, 2008. 512 с.

96. Теребнев В.В., Теребнев A.B. Управление силами и средствами на пожаре. М.: - 2003 - 261с.

97. ЮЗ.Тетерин И.М., Топольский Н.Г., Качанов С.А. Функции и задачи национального центра управления в кризисных ситуациях // Материалы XV научно-технической конференции «Системы безопасности» — СБ — 2006. М.: Академия ГПС МЧС России, 2006. - с. 22-24.

98. Тетерин И.М., Топольский Н.Г., Матюшин A.B., Святенко И.Ю., Чухно В.И., Шапошников A.C. Центры управления в кризисных ситуациях и оповещения населения. Учебное пособие, под ред. д.т.н. проф. Н.Г. Топольского. М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.-278 с.

99. Топольский Н.Г., Мосягин А.Б., Коробков В.В., Блудчий Н.П. Информационные технологии управления в ГПС: Учебное пособие. М.: Академия ГПС МВД России, 2001.- 199 с.

100. Фельдбаум A.A. Оптимальные процессы в системах автоматического регулирования. Автоматика и телемеханика. 1953, т. 14, №6, с. 712 — 728.

101. Хедли Дж. Нелинейное и динамическое программирование. — М.: Мир, 1967.

102. Хинчин А.Я. Математические методы теории массового обслуживания // Труды Матем. ин-та им. В.А. Стеклова, т. 49. М.: Изд-во АН СССР, 1955.

103. Чугунов М.Н. Методика оценки рисков, связанных с пожарами. // Снижение гибели людей при пожаре: Материалы XVIII науч. — практ. конф.- Ч. 3. М.: ВНИИПО, 2003. - с. 268.

104. Шарагина З.И., Пицык В.В. Обоснование требований к точности результатов прямых измерений для обеспечения заданной точности косвенных измерений // «Метрология», 1984, №9, с. 3 10.

105. Шебшаевич B.C. Введение в теорию космической навигации. М.: Сов. Радио, 1971.

106. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. М.: Мир, 1975.-684с.

107. Элементы теории испытаний и контроля технических систем. / Под ред. P.M. Юсупова. -JI.: Энергия, 1978

108. Юсупов P.M. Получение информации об управляемом процессе в самонастраивающихся системах. М.: Энергия, 1966 .- 140 е.: ил.

109. A.A.L. Andrade: The Global Navigation Satellite System: Navigating into the New Millennium (Ashgate Studies in Aviation Economics and Management), Ashgate Pub Ltd, 2001, ISBN: 0754618250.

110. Bernhard Hofmann-Wellenhof, Herbert Lichtenegger, Elmar Wasle: GNSS- Global Navigation Satellite Systems (GPS, Glonass, Galileo and more), Springer, Wien, New York, 2008.

111. Bernhard Hofmann-Wellenhof, Herbert Lichtenegger, James Collins: Global Positioning System (Theory and Practice), Springer, Wien, New York, Fifth, revised edition, 2001.

112. Bernhard Hofmann-Wellenhof, Klaus Legat, Manfred Wieser: Navigation Principles of Positioning and Guidance. Springer, Wien New York 2003.

113. Christopher R. Carlson, J. Christian Gerdes, J. David Powell. Practical position and yaw rate estimation with GPS and differential wheelspeeds. In Proceedings of AVEC 2002 6th International symposium of advanced vehicle control, 2002.

114. David Bevly et al. The use of GPS based velocity measurements for improved vehicle state estimation. In Proceedings of the American control conference, Chicago IL, pages 2538-2542, 2000.

115. Global Positioning System: Theory and Application. Volume I, Edited by Bradford W. Parkinson and James I. Spilker / GPS Receivers, A.J. Van Di-erendonck.

116. GP2010. GPS Receiver RF Front End. /Supersedes edition in August 1996 Global Positioning Products Handbook, HB4305-1.0 DS4056-3.4. October 1996.

117. Hoffmann-Wellenhof, В. H. Lichtenegger, and J. Collins. 1994. GPS: Theory and Practice. 3rd ed.New York: Springer-Verlag.

118. J. Stephen and G. Lachapelle. Development and testing of a GPS-Augmented multi-sensor vehicle navigation system. The Journal of Navigation, Royal Institute of Navigation,, 54, no. 2 (May issue): 297-319. 2001.

119. M.S. Grewal, L.R. Weill, A.P. Andrews: Global Positioning Systems, Iner-tial Navigation, and Integration, Wiley-Interscience, 2000, ISBN: 047135032X.

120. Parkinson, Bradford W. and James J. Spilker. eds. 1996. Global Positioning System: Theory and Practice. Volumes I and II. Washington, DC: American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc.

121. Principles of Positioning and Guidance. Springer, Wien New York, 2003.

122. US Coast Guard. Nationwide differential global positioning system. In www.navcen.uscg.gov/dgps/ndgps, 2002.