Выпуск 4 (53), 2017: Труды СПИИРАН

При решении задач, связанных с анализом и синтезом сетей связи по показателям устойчивости, особое место занимают вопросы описания структур сетей связи с позиции теории графов. При этом традиционным является подход, подразумевающий формальное представление телекоммуникационной сети как неориентированного графа. В данной работе рассматриваются возможные варианты представления графов не в форме их диаграмм (рисунков в двумерной плоскости), а на основе различного набора чисел, либо же вообще одного числа. Подобное описание в ряде случаев позволяет существенно упростить процедуры, связанные с вычислением показателей не только устойчивости исходной сети, но иногда и других показателей качества. При этом появляется возможность алгоритмического решения задач синтеза структур телекоммуникационных сетей, а не только переборными визуальными методами. Приведены примеры расчетов характеристик структур сетей связи для простейших вариантов. Кроме того, в работе не только описан аналитический аппарат формирования числовых описаний структур сетей, но и представлены соотношения, выполняющие трансформацию подобных описаний друг в друга.

Данная статья посвящена оцениванию результативности применения КА дистанционного зондирования Земли. В качестве обобщенного показателя результативности предложена вероятность мониторинга КА дистанционного зондирования Земли заданного района. Указанная вероятность определяется вероятностью наступления события получения информации об объекте и вероятность наступления события передачи данных на пункт обработки по каналам систем спутниковой связи. Вероятности получения информации об объекте определяются вероятностью обнаружения объекта в районе и вероятностью его идентификации. Основное внимание уделено оцениванию вероятности обнаружения объекта в районе обслуживания. Данный показатель имеет геометрический смысл, определяющий процент площади района, просмотренный космическим аппаратом. Расчет геометрической вероятности cделан с использованием R-функций. В работе произведено математическое описание полосы обзора и района обслуживания конечными математическими выражениями, на основании которых получены соотношения для расчета площадных показателей просмотра районов земной поверхности.

Рассматриваются вопросы, связанные с тестированием эффективности практической реализации методов решения начальной задачи для обыкновенных дифференциальных уравнений. Анализируется алгоритм, заложенный в программную реализацию метода Дорманда — Принса (процедуры ode45 — наиболее популярной из входящих в стандартный набор методов MATLAB). Представлены разработанные авторами так называемые структурные методы решения систем уравнений специального вида, которые на одном шаге требуют меньше вычислений, чем метод Дорманда — Принса, используемый в ode45. Структурные методы реализованы на базе того же алгоритмического и программного ядра, что лежит в основе ode45 с целью обеспечения максимально объективного сравнения эффективности работы каждого из рассматриваемых методов. На ряде примеров демонстрируется превосходство полученных процедур над ode45 по соотношению глобальной погрешности и вычислительных затрат.

Настоящая работа посвящена исследованию влияния нулей передаточной функции на свойства регуляторов состояния. В настоящее время при проектировании регуляторов с использованием алгоритмов модального управления наибольшее внимание уделяется выбору желаемого распределения полюсов объекта управления. При наличии нулей передаточной функции, близких к полюсам, объект управления стремится к вырождению, что проявляется в ослаблении влияния входных управляющих сигналов на выходные сигналы. При расчете регуляторов состояния это приводит к появлению чрезмерно больших коэффициентов регулятора, чувствительных к изменению параметров объекта и снижению параметрической робастности системы управления. Существующие методы анализа математической модели объекта сводятся к количественной оценке характеристик управляемости и наблюдаемости или редукции объекта управления. Перечисленные методы обладают рядом недостатков, таких как зависимость от базиса в пространстве состояний, игнорирование части модели объекта управления. В настоящей работе для проведения анализа свойств математической модели используется инвариантная по отношению к базису характеристика объекта — матрица вырожденности. В результате исследования установлено, что коэффициенты регулятора состояния обратно пропорциональны определителю матрицы вырожденности объекта управления, определитель матрицы вырожденности равен результанту полиномов передаточной функции и его величина зависит от расположения нулей передаточной функции. Предложен способ декомпозиции модели объекта управления с использованием вычетов передаточной функции. В результате преобразования полюса, которые вызывают появление больших коэффициентов регуляторов, выделяются в виде структурной помехи в составе объекта. Проектирование систем управления для подобного представления объекта может быть реализовано с использованием теории робастного управления.

Анализируется текущее состояние в области защиты от ложной информации в компьютерных сетях и формулируются актуальные проблемы, связанные с этой защитой. Предлагается подход к оценке мероприятий защиты от такой информации на основе использования марковской модели дезинформирования. Раскрывается архитектура перспективной системы анализа информации в компьютерных сетях по требованиям достоверности. В рамках этой архитектуры рассматриваются усовершенствованные методы анализа достоверности текстов. Предлагается комплексный подход к использованию известных и предложенных методов для оперативного выявления ложной информации в компьютерных сетях. Кроме того, метод может применяться в области борьбы с киберпреступностью и терроризмом для поиска сетевых ресурсов и коммуникационных площадок, которые могут быть использованы для организации противоправной деятельности.

Предложен алгоритм формирования системы эффективных классификационных характеристик, основанный на концепции усеченного перебора и использовании информации об индивидуальных показателях классификации при выборе гранул. Его вычислительная эффективность обеспечивается применением операций простого сравнения результатов классификации отдельных классов при выборе наиболее информативной гранулы на очередной итерации и использованием технологии параллельных вычислений на графических процессорах. Рассмотрены известные методы усеченного перебора для формирования систем эффективных классификационных характеристик. Обсуждаются результаты поиска информативных признаков на примере решения задачи классификации облачности на основе применения вероятностной нейронной сети и информации о текстуре спутниковых снимков MODIS. Представлено описание используемого классификатора и статистического подхода к описанию текстуры изображений. Определены наиболее эффективные классификационные характеристики облачности путем сравнения комбинаций текстурных признаков, полученных с помощью методов усеченного перебора. Показаны результаты исследования динамики изменения оценки правильно проклассифицированных облаков при выполнении различных алгоритмов поиска информативных признаков. Установлено, что разработанный в данной работе метод позволяет уменьшить разброс значений вероятности правильной классификации отдельных классов.

В статье предложено наделить интеллектуальную систему способностью к абдуктивному порождению новых знаний, основанному на выводах по аналогии. Обладая указанной способностью, она сможет обучаться на прецедентах, имеющих место в различных проблемных областях, перенося знания о явлениях, наблюдаемых в одной проблемной области, в другую. При этом важным является тот факт, что исходя из решаемой задачи, установление аналогий может осуществляться путем нахождения подобных структур, инвариантных свойств и близких действий, описанных в многомодельной концептуально-онтологической системе знаний. Установление семантического подобия наблюдаемых и формируемых интеллектуальной системой спецификаций базируется на возможности гиромата в общем случае осуществлять переход от аппроксимирующих концептов, принадлежащих одной проблемной области (контексту), через аппроксимируемые (более общие, абстрактные) к аппроксимирующим, но принадлежащим другой проблемной области (контексту).

В статье рассматривается модель воздействия нестационарных помех на каналы спутниковой связи стандартов DVB-S2 и DVB-RCS, а также на каналы с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Проведено сравнение результатов воздействия непреднамеренных нестационарных помех на каналы спутниковой связи, возникающих от стационарных и нестационарных источников помех с одинаковой средней мощностью. В качестве показателя помехоустойчивости каналов спутниковой связи используется вероятность битовой ошибки. В статье введен показатель — коэффициент времени существования нестационарной помехи, который характеризует величину концентрации энергии при фиксированной средней мощности помехи в некоторой ограниченной временной области полезного сигнала. Показано, что при определенных значениях коэффициента времени существования нестационарных помех для низкого отношения помеха/сигнал они могут оказывать более опасное воздействие на каналы связи, чем непрерывная шумовая помеха, повышая вероятность битовой ошибки.

Исследования являются частью работ по созданию маломерного робо-тизированного научно-исследовательского судна для комплексного экологического мониторинга морской прибрежной акватории Черного моря, а также озер и рек, с базированием в г. Севастополе. На основе сформированной аналитической нелинейной модели судна катамаранного типа с двумя винто-рулевыми колонками, учитывающей его массогабаритные и тяговые характеристики, разработаны первоначальный и упрощенный способы управления угловой скоростью и курсом судна при «сильных» маневрах с использованием метода конечных состояний. Под «сильными» маневрами в судовождении понимаются маневры с большими углами перекладки рулей, когда линеаризованные модели судов неприменимы. Разработанные способы управления имеют вид простых структур, явно зависящих от задающего воздействия, длины судна, упоров винто-рулевых колонок, момента инерции судна, а также известных нелинейных функций текущего состояния – скоростей по продольной и поперечной осям судна, угловой скорости и угла поворота винто-рулевых колонок. В упрощенном способе значения измерений скоростей не используются.

Важной задачей современного общества является обеспечение людей с ограниченными возможностями всеми правами, в частности, правами на свободное передвижение. В статье представлена реализация проекта «Социальный навигатор» нацеленного на создание информационной инфраструктуры для поддержки людей с ограниченными возможностями при самостоятельном передвижении по населенному пункту. В проекте реализованы технологии, расширяющие возможности современных программных инструментов построения маршрутов. Рассмотрены способы организации и использования данных об имеющихся дорожных препятствиях, о доступности объектов социальной значимости. Особое внимание уделяется оценке сложности препятствий в зависимости от видов ограничений возможностей пользователей и влиянию препятствий на доступность маршрута. В рамках проекта реализована задача построения маршрута с учетом типа дорог и наличия препятствий, а также проведена адаптация информации стандартных картографических сервисов к использованию для построения пешеходных маршрутов для людей с ограничениями. Программная инфраструктура включает в себя сервисы для сбора препятствий и их экспертной оценки, картографический сервис для генерации графа дорог, сервис для сбора данных о доступности социальных объектов, приложение, позволяющее строить маршруты и осуществлять навигацию используя мобильное устройство. Для конечных пользователей доступны web и мобильные версии реализованных сервисов. Предложенная инфраструктура повышает качество жизни людей с ограниченными возможностями за счет организации их личной мобильности, упрощения доступа к социальным услугам и сервисам, полноценного вовлечения в жизнь местного сообщества.

В статье рассматриваются ситуационно-ориентированные базы данных — информационный процессор в составе веб-приложения, обрабатывающий XML-документы на основе иерархической ситуационной модели (HSM — Hierarchical Situational Model). На данном этапе развития СОБД является репозиторием документов и частью направления NoSQL. Хранилище отображается на гетерогенные документы и обрабатывается в контексте текущей ситуации. Обсуждаются способы задания в HSM виртуальных мультидокументов (ВМД) как совокупности экземпляров документов, отображаемых на реальные данные в различных физических хранилищах. Предлагается структурированный подход, при котором каждый виртуальный документ, входящий в состав ВМД, задается именованным entry-элементом в составе doc-элемента, задающего ВМД в целом и ссылки на такие документы. Внутри entry-элементов, имеющих уникальные имена, указываются запросы на выборку из хранилища XML-документов. Подход иллюстрируется на примерах ВМД, отображаемых на реальные данные в виде таблиц базы данных MySQL, zip-архивов, XML-файлов, веб-сервисов. Благодаря использованию entry-элементов соблюдается принцип инвариантности включая случай, когда изменение отображения не влияет на часть модели с виртуальными документами. Структура виртуальных мультидокументов в СОБД с использованием entry-элементов реализована на платформе PHP сайта СОБД, где доступны образцы программного кода.