автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Разработка программных и аппаратных средств с использованием методов нечетких множеств для повышения эффективности функционирования центров оперативного управления

ВВЕДЕНИЕ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ И СРЕДСТВ ОХРАНЫ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ СБОРА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

1.1. Анализ угроз на объектах охраны

1^.Современные проблемы функционирования систем сбора и обработки информации

1.3. Анализ построения существующих автоматизированных рабочих мест

1.4. Постановка задачи исследования

2. ПОСТРОЕНИЕ НЕЧЕТКОЙ ТЕОРЕТИКО -МНОЖЕСТВЕННОЙ СИТУАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА

2.1. Обобщение и анализ применения аппарата нечеткой логики для систем управления в реальном масштабе времени

2.2. Разработка процедур использования нечеткой исходной информации для построения ситуационной модели

2.3. Разработка алгоритмов определения адекватности текущей ситуации эталонной

3. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРТИЗЫ. АНАЛИЗ ЭКСПЕРТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

3.1. Организация экспертизы

3.2. Выявление множества экспертов

3.3. Выбор метода обработки информации, получаемой от экспертов

3.4. Проведение опроса

3.5. Анализ и обработка информации, полученной от экспертов

3.6. Построение функций принадлежности, характеризующих объект охраны

3.7. Формирование эталонных ситуаций

4. АППАРАТНО-ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦЯ НЕЧЕТКИХ АЛГОРИТМОВ ДИСПЕТЧЕРСКОГО ПОЛУКОМПЛЕКТА

4.1. Развитие вычислительных устройств реализации нечеткой логики

4.2. Структура вычислительного комплекса обработки нечеткой информации

4.3. Реализация алгоритма обработки нечеткой информации в системе передачи извещений

4.4. Анализ результатов работы системы передачи извещений

9

Право на личную, имущественную и информационную безопасность - одно из важнейших конституционных прав человека, гарантируемое государством.

Безопасность - это состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз. Существуют различные виды угроз личной, имущественной и информационной безопасности: стихийные бедствия, природные и антропогенные катастрофы, пожары, преступные посягательства. С целью противодействия угрозам безопасности создаются системы безопасности, основными функциями которых являются:

• выявление внутренних и внешних угроз жизненно важным интересам личности, общества и государства, осуществление комплекса оперативных и долговременных мер по их предупреждению и нейтрализации;

• создание и поддержание в готовности сил и средств обеспечения безопасности;

• управление силами и средствами обеспечения безопасности в повседневных условиях и при чрезвычайных ситуациях.

Возможность использования в системах технических средств обеспечения безопасности (ТСОБ) ряда современных методов обнаружения и способов обработки информации позволило поднять надежность защиты объектов охраны. Наряду с этим, большое количество ложных срабатываний ТСОБ стало в настоящий момент одной из главных причин, препятствующих дальнейшему росту эффективности охраны. Ложные срабатывания наносят не только большой экономический урон, но, отвлекая силы и средства, снижают эффективность деятельности нарядов милиции и групп задержания, которые ослабляют внимание при осмотре места происшествия, пропуская, порой, признаки явного проникновения.

Существующие до настоящего времени системы построены, в основном, на эмпирических знаниях и подвержены всевозможным влияниям внешней среды и случайным воздействиям, учет которых в рамках принятой модели практически невозможен. Это обуславливает значительную уязвимость тех систем, которые в настоящее время используются как базовые модели [23, 54].

Современные методы обработки информации используют новые математические аппараты, дающие возможность учитывать неточность определения исходной информации, в том числе и неопределенность, моделировать процессы современного мира (физические, социально-экономические и т.д.), которые традиционными, классическими методами не поддаются формализации. В равной мере это касается задач, решаемых в рамках службы подразделений вневедомственной охраны Министерства внутренних дел Российской Федерации [27].

Решение задач с помощью теорий нечетких множеств, получивших широкое распространение в последнее десятилетие, требует создания новейших средств обработки нечеткой информации, форм интерпретации высказываний в некоторую реализуемую логическую систему.

Целью работы является повышение эффективности функционирования центра оперативного управления посредством разработки инструментальных средств, обеспечивающих адаптацию признаков, характеризующих принятие решений в системах передачи извещений под конкретные изменяющиеся условия эксплуатации путем изменения лингвистических переменных, состоящих из расплывчатых высказываний с диспетчерского полукомплекта.

В работе решались следующие задачи:

1. Построение нечеткой теоретико-множественной ситуационной модели объекта, включающей в себя процедуры использования нечеткой исходной информации в моделях принятия решений, а также определение алгоритмов принятия решений. 6

2. Подготовка и проведение экспертизы с целью выявления предпочтений экспертов в области решаемой задачи.

3. Разработка алгоритмов нечеткой логики и их реализация в виде программного обеспечения.

4. Разработка структуры управляющего вычислительного комплекса обработки нечеткой информации, обеспечивающего преобразование расплывчатого множества в первичные лингвистические термины и выполнение над ними логических операций, с целью получения составных лингвистических терминов, необходимых для процедуры охраны.

5. Разработка отдельных конструктивных элементов диспетчерского полукомплекта и связей между ними с целью реализации нечетких вычислительных алгоритмов в системе охранной сигнализации, реализованных в: логическом блоке; блоке специального ПЗУ, необходимого для хранения первичных лингвистических терминов в различных базовых множествах для управления объектом охраны.

Методы исследования основаны на использовании теории нечетких множеств, нечеткого управления, нечеткой логики, компьютерных технологий.

Научная новизна основных результатов диссертационной работы заключается в следующем:

1. Определено состояние охраняемого объекта как множества ситуаций и выполнено отображение нечеткой модели объекта в нечеткую ситуационную модель.

2. Показано, что использование аппарата нечеткой логики в построении систем принятия решений дает более адекватное знаниям эксперта решение, чем четкие алгоритмы, независящие от объективных неопределенностей.

3. Разработана структура управляющего вычислительного комплекса обработки нечеткой информации, необходимой для процедуры охраны.

4. Разработаны и реализованы отдельные конструктивные элементы диспетчерского полукомплекта:

• логический блок;

• блок специального ПЗУ.

Предложенная структура вычислительного комплекса оформлена в виде заявки на получение авторского свидетельства, на которую получено положительное решение.

Практическая значимость работы. Предложенные в работе процедуры использования нечеткой исходной информации в моделях принятия решений и определение алгоритмов принятия решений положены в основу разработки диспетчерского полукомплекта, содержащего компоненты искусственного интеллекта, что позволило адаптировать указанное устройство под конкретные изменяющиеся условия эксплуатации, т.е. изменять лингвистические переменные, состоящие из расплывчатых высказываний с диспетчерского полукомплекта за ^ счет широкого использования опыта квалифицированных экспертов с учетом большого числа трудно формализуемых факторов и зависимостей.

Разработанные процедуры использования нечеткой исходной информации и аппаратные средства могут найти свое применение в автоматизированных системах управления сложными процессами, создание точных математических моделей которых затруднительны, а также в научных исследованиях при разработке специализированных вычислительных комплексов обработки нечеткой информации для систем управления различными процессами. Использование результатов работы позволяет получить экономический эффект за счет повышения качества работы подразделений вневедомственной охраны по охране объектов и экономии материальных ресурсов.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные теоретические и практические результаты работы реализованы в процессе создания системы передачи извещений для централизованной охраны объектов, которая, в настоящее время функционирует в подразделениях вневедомственной охраны Менделеевского РОВД Республики Татарстан, Кировского РОВД г. Махачкала и г. Воронежа, что подтверждается представленными актами внедрения. Годовой экономический эффект от использования указанной системы составляет 19 тыс. рублей на каждые 100 номеров задействованной емкости.

Апробация работы. Основные результаты обсуждались на всероссийской конференции "Повышение помехоустойчивости систем технических средств охраны" (Воронеж, 1995г.), научно-практических конференциях в Воронежском институте МВД России.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 печатных работ. Оформлена заявка на получение авторского свидетельства, на которую получено положительное решение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 83 наименований и содержит 126 страниц машинописного текста, 19 рисунков, 14 таблиц и приложения на 45 страницах.

Результаты работы Коротких Вячеслава Егоровича подтверждаются статистическими данными, полученными в ходе эксплуатации программно-аппаратных средств.

Председатель комиссии: майор милиции Ф^-Д. Пулатов Члены комиссии: У) капитан милиции Д. А. Ералиев

Е. И. Кин