Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП)

Постановка проблемы: в настоящее время для определения координат человека на плоскости используется автономная навигационная система, куда входят трехосевой акселерометр и трехосевой гироскоп. Недостатком данной системы является накопление со временем ошибки информации, поступающей от составляющих системы за счет неучтенных систематических погрешностей. Эту ошибку невозможно компенсировать без дополнительного внешнего источника информации. Цель: исследовать возможность адаптации алгоритмов обработки инерциальной системы определения координат с использованием данных от внешнего источника и разработать алгоритм комплексирования информации в целях компенсации ошибок при позиционировании человека на местности. Результаты: показана возможность и предложен метод комплексирования информации от автономной инерциальной навигационной системы и внешнего независимого источника информации, в качестве которой выступает информационный сигнал от биомеханической модели движения пешехода. Метод представлен в виде двух алгоритмов. Первый алгоритм реализован в виде разомкнутой схемы, при котором структура инерциальной системы не меняется; второй — в виде замкнутой схемы с обратной связью, при этом структура инерциальной системы меняется, однако она более устойчива к изменению предположений, принятых при синтезе предложенных алгоритмов. Практическая значимость: высокоточное определение координат человека на местности необходимо во многих ситуациях, в частности, при проведении спасательных работ сотрудниками МЧС.

Постановка проблемы: для создания эффективной системы мониторинга состояния технических сооружений ин- женерной защиты территории от подтопления для топливно-энергетического комплекса необходима организация ал- горитмического обеспечения информационно-измерительных систем. Методы: геоинформационное моделирование, математические методы аппроксимации и методы метрологического анализа. Результаты: разработана структура пред- ставления инженерных сооружений защиты территории от подтопления в виде объектов геоинформационных систем, что позволяет реализовать анализ и обработку данных средствами геоинформационной системы, автоматизировать проведение мониторинга в рамках проекта геоинформационной системы оценки состояния инженерных сооружений защиты территории от подтопления для топливно-энергетического комплекса. Представлен алгоритм формирования простых и интегральных нормированных оценок состояния территорий и инженерных сооружений защиты террито- рии от подтопления по результатам информационно-измерительных систем мониторинга. Единство измерений дости- гается при организации множества оценок в виде нормированного параметрического пространства с обязательным формированием характеристик достоверности (неопределенности) для каждого значения контролируемых параметров. Практическая значимость: предложенные алгоритм и методика позволяют вести оперативный анализ характеристик по результатам контроля, принимать оперативное решение при проведении мероприятий технического обслуживания инженерных сооружений защиты территории от подтопления, решать задачи наиболее эффективного вложения средств на ремонт и реконструкцию инженерных сооружений.

Постановка проблемы: нелинейные искажения группового сигнала в цифровых радиосистемах абонентского до- ступа с прямым расширением спектра, кодовым разделением каналов и квадратурно-амплитудной модуляцией приво- дят к увеличению вероятности цифровых ошибок и ухудшению качества индивидуальных абонентских каналов. Цель: установление количественной зависимости вероятности цифровых ошибок в абонентских каналах от степени нелиней- ных искажений групповых видео- и радиосигналов. Знание этой зависимости необходимо для обоснования требований к амплитудным характеристикам усилителей, входящих в состав многоканальных видео- и радиотрактов. Методы: ре- альный групповой сигнал представлен в виде суммы трех компонентов — неискаженной части сигнала, коррелирован- ной с ним мультипликативной и некоррелированной аддитивной помехи. Построена и применена компьютерная мо- дель передаваемого сигнала, учитывающая, в отличие от традиционных методов анализа, не только статистические, но и комбинаторные свойства сложного группового сигнала с кодовым разделением. Приемлемая погрешность оценки помехоустойчивости достигается путем аппроксимации реального распределения смеси сигнала с помехами при по- мощи полиномов Эрмита и рядов Грама — Шарлье. Результаты: показано, что обычное гауссово представление помех и линеаризация характеристик нелинейных элементов приводят к завышенным оценкам помехоустойчивости. Анализ комбинаторики группового сигнала позволил оценить как раздельное, так и совокупное влияние каждого из параме- тров нелинейных трактов на реальную помехоустойчивость системы. Законы распределения смеси канальных функций Радемахера — Уолша с шумом в нелинейном тракте, а также конкретные результаты расчета вероятности ошибок пред- ставлены в аналитической и графической форме. Практическая значимость: результаты исследования и вытекающие из них рекомендации по заданию технических требований к групповым трактам систем с кодовым разделением позволяют повысить помехоустойчивость абонентских каналов доступа и могут быть использованы в процессах теоретических ис- следований, технической разработки, производства и внедрения новых высокоскоростных цифровых систем передачи.

Постановка проблемы: синтез топологической структуры беспроводной сети передачи данных подразумевает пла- нирование территориального размещения базовых приемо-передающих станций на местах-кандидатах и подключение к ним клиентов. Недостатками существующих подходов к решению этой задачи являются использование методов, не показывающих высокую скорость расчета (метода ветвей и границ, эвристического метода Лагранжа и др.); отсутствие ограничений, учитывающих уровень затухания сигнала при распространении от базовой станции к клиенту и обратно, а также уровень межсотовых помех; использование всего одного типа базовых станций. Целью исследования является создание модели решения задачи размещения базовых станций, не имеющей указанных недостатков. Результаты: сформулирована задача размещения базовых станций с учетом уровня отношения сигнала к помехам для клиентов сети. Решение задачи представляется в виде вектора структур, каждая из которых хранит информацию об одном ме- сте-кандидате (тип установленной базовой станции, список подключенных клиентов). Разработаны модификации ал- горитмов вероятностного поиска с запретами и мультистарта, в основе которых лежит понятие окрестности текущего решения. Новое решение из окрестности текущего может быть получено при помощи одной из шести операций: смены типа одной станции на более дешевый/дорогой, переподключения одного клиента, удаления одной базовой станции, добавления одной станции, перемещения одной базовой станции. С целью избежать «застревания» в локальных опти- мумах при поиске с запретами алгоритму запрещается просматривать решения из списка запретов. Новизна подхода заключается в том, что в список запретов добавляются не конкретные прошлые решения, а операции по изменению конфигурации сети, которые могут вернуть нас в старые локальные оптимумы. Сущность модифицированного алгорит- ма мультистарта состоит в следующем: используются всего две операции для получения нового решения (удаление ба- зовой станции и смена типа на более дешевый), просматривается только часть окрестности, переход к новому решению осуществляется по принципу «первое улучшение», алгоритм поиска лучшего решения запускается несколько раз. Раз- работанные алгоритмы реализованы как программное обеспечение на языке Delphi. Показано, что новые алгоритмы демонстрируют лучшие результаты, чем метод локального поиска. Практическая значимость: разработанные модифи- кации методов мультистарта и поиска с запретами позволяют находить решение задачи размещения базовых станций за приемлемое время, на много порядков быстрее точного метода полного перебора. Выявлена зависимость качества решения поставленной задачи методом вероятностного поиска с запретами от длины списка запретов и значения па- раметра рандомизации окрестности

Цель: на основе результатов анализа известных методов сокращения трудоемкости статистического моделирования продемонстрирована актуальность решения задачи поиска эффективных методов построения упрощенной модели ис- следуемой системы. Необходимо разработать подход к поиску приближенного решения системы, позволяющего рас- ширить применимость методов сокращения трудоемкости статистического моделирования. Результаты: обоснована актуальность проведения исследований в области поиска методов построения упрощенных систем, разработан подход к упрощенному моделированию. Для нахождения упрощенного решения системы предлагается использовать построе- ние «карты высот», позволяющей снизить трудоемкость моделирования. Такой подход обладает высокой эффективно- стью и не требует предварительных исчерпывающих знаний о статистических свойствах моделируемой системы. Про- демонстрирована высокая эффективность метода для систем, которые сложно описывать полиномиальными моделями. Практическая значимость: результаты исследований могут быть использованы в задачах сокращения трудоемкости статистического моделирования для повышения их эффективности в условиях неизвестности статистических характеристик моделируемых систем. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.43

Цель: прогнозирование состояния защищенности информационной системы от несанкционированного доступа нарушителей для определения периодичности управления средствами защиты информации. Методы: использованы представление процессов возникновения и предотвращения угроз информационной безопасности в виде потоков слу- чайных событий с заданными статистическими характеристиками и формализованное описание динамики изменения состояния защищенности информационной системы во времени вероятностной моделью конфликтного взаимодей- ствия с нарушителем. Результаты: доказана необходимость использовать в условиях априорной неопределенности экспоненциальное распределение времени преодоления защиты нарушителем. Разработана модель, позволяющая обосновать необходимый период управления средствами защиты информации, а также описать изменение состояния защищенности информационной системы при заданных функциях распределения вероятностей обеспечения и преодоления защиты без наложения ограничений на вид этих распределений. Практическая значимость: на основе анализа изменения вероятностных характеристик защищенности информационной системы во времени может быть реализовано гибкое управление средствами защиты от несанкционированного доступа с учетом прогнозируемого уровня защищенности.doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.50

Введение: оценка эффективности капиталовложений является неотъемлемой частью процесса инвестиционной деятельности, управления инвестиционными проектами, проектами технического перевооружения в частности. Несовершенство специализированного программного обеспечения, наличие множества факторов, влияющих на эффектив- ность проекта, уменьшение возможности обладания исчерпывающими данными о внутренней структуре проекта с течением времени зачастую создают условия неопределенности для принятия решения. Одним из вариантов решения данной проблемы является применение программного обеспечения для имитационного моделирования. Постановка задачи: на предприятии производственная линия состоит из станков, один из которых пришел в негодность. Из двух существующих выходов из ситуации — отремонтировать имеющийся станок или приобрести новый — необходимо найти оптимальный. Результаты: для выбора решения в среде AnyLogic построена имитационная модель, которая вос- производит структуру производственной линии с возможностью моделирования как ремонта имеющегося станка, так и приобретения нового станка. Модель позволяет произвести расчет показателей эффективности в автоматическом режиме. Пользовательский интерфейс предусматривает возможность переключения между вариантами модели. Произведено два эксперимента для двух вариантов. Входные данные для экспериментов принимались одинаковыми. Исследование показало, что вариант ремонта станка является менее предпочтительным, чем приобретение нового. Риск последующих поломок слишком велик, и затраты на ремонт будут регулярно сопутствовать производственному процессу. Заключение: применение системного подхода, и имитационного моделирования в частности, в целях повышения эффективности инвестиционной деятельности, например, при планировании проектов по техническому перевооружению, позволяет представить возможные риски в качестве неопределенностей и учесть их влияние на конечный результат. doi:10.15217/issn1684-8853.2015.1.92

Журнал предназначен для руководителей и ведущих специалистов научно-исследовательских и опытно-конструкторских организаций и предприятий отраслей промышленности, выпускающих продукцию и предоставляющих услуги в области телекоммуникаций, защиты и обработки информации, систем управления, встраиваемых информационно-управляющих систем различного назначений. Также журнал может быть полезен научным сотрудникам, докторантам, аспирантам и студентам информационных и вычислительных специальностей вузов. Тематические разделы: обработка информации и управление, моделирование систем и процессов, программные и аппаратные средства, защита информации, кодирование и передача информации, информационные каналы и среды, информационно-измерительные системы, системный анализ, стохастическая динамика и хаос, управление в социально-экономических системах, управление в медицине и биологии, информационные технологии и образование, краткие научные сообщения, рецензии (на книги, журналы, статьи, диссертации), хроника и информация (о семинарах, конференциях, выставках, юбилеях, а также очерки по истории науки и техники).