Функционально-устойчивые автоматизированные идентификационные системы для мониторинга и управления движением судов на речном транспорте

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. 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 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 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 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-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.

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. А.А. 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. Петриева 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, предусмотренные «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», №1. - СПБ.: Изд-во СПбГТУ, 2008. - С.96-100.

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

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

13. Каретников В.В., Сикарев И.А. К вопросу компьютерного моде-лирования 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 И.А. 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 СПбГТУ, 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., Сикарев И.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 ГЛОНАСС/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 И.А. Управление смещением судна при расхождении / Сб. научных трудов «Автоматизированные системы на транспорте». - СПб.: СПГУВК, 2003.- С.96-98.

25. 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.

26. Сикарев И.А. 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 информа-ционной 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 на морских и ВВП», вып. 5. - СПб.: СПГУВК, 2004. - С.100-105.

30. Сикарев И.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. - C.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 НПК «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.: СПГУВК, 2009.- С. 120-122.

34. Нырков А.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.-с.230-233.

Размещено на Allbest.ru