Автореферат (Разработка методов и моделей анализа и оценки устойчивого функционирования бортовых цифровых вычислительных комплексов в условиях преднамеренного воздействия сверхкоротких электромагнитных излучений), страница 2

Объектами исследования в работе выбраны типовые БЦВК, разработанные в НИИ «Аргон», их элементы, как общего, так и специального назначения. Выбранные объекты являются наиболее перспективными для использования в авиационных и космических комплексах при решениизадач управления и контроля на подвижных объектах.Предмет исследования – методы и модели анализа и оценки устойчивости функционирования БЦВК к преднамеренному воздействию СК ЭМИ.Методы исследования базируются на применении основных результатовтеории больших систем, системного анализа, нейронных сетей, теории информации, теории вероятностей и теории случайных процессов, теории электромагнитизма и методов математической статистики.

Активно использовалисьметоды имитационного (в средах MATLAB Neural Network, MATLABSimulink), полунатурного и натурного моделирования.Научная и теоретическая новизна1. На основе проведенного аналитического обзора исследований по темедиссертации, показана необходимость пересмотра традиционных подходов кобеспечению устойчивости структурно-сложных систем при воздействии на ихэлементы СК ЭМИ и сформулированы предпосылки к разработкепринципиально новых расчетных моделей анализа и оценки воздействия полейЭМИ на них с возможностью их интеграции в рамках единого методологического комплекса, позволяющего проводить достоверную оценку устойчи6вости такого класса систем к воздействию СК ЭМИ на основе интеллектуальных методов анализа и оценки параметров искажений информационногопотока в системе для предотвращения деструктивного действия СК ЭМИ.2.

Сформулированы новые базовые принципы построения ИСАУ БЦВКна основе адаптивной многоуровневой системы обнаружения деструктивныхэлектромагнитных воздействий (СОДЭМВ) на элементы и узлы БЦВК, являющейся ядром интеллектуальной системы. При этом нижний уровень решаетпроблемы оперативной идентификации ЭМВ, а верхний - накопления опыта пообнаружению последствий деструктивных ЭМВ на БЦВК путем использованиядатчиков ЭМВ, распределенных по структуре ИСАУ.3. Предложена впервые модель интеллектуальной системы анализа иоценки устойчивости БЦВК к деструктивному воздействию СК ЭМИ,позволяющая обеспечить возможность идентификации и исправления периодических искажений в потоке обрабатываемой информации в реальноммасштабе времени.4. Разработаны новые и адаптированы существующие модели взаимодействия мощных электромагнитных импульсов с элементами БЦВК для интеллектуального анализа и оценки устойчивости их к деструктивному воздействиюСК ЭМИ, в том числе:- модель воздействия СК ЭМИ на микропроцессорные управляющие устройства БЦВК, учитывающая возможные варианты реализации таких воздействий с учетом их места воздействия, временных, частотных и энергетическиххарактеристик;- модель воздействия СК ЭМИ на каналы передачи данных современныхБЦВК при воздействии периодических импульсных помех, учитывающая длину кадра и межкадрового интервала, с целью своевременного обнаруженияфактов искажений информационного потока.5.

Разработаны методы интеллектуального анализа данных в задачахоценки устойчивости БЦВК к деструктивному воздействию СК ЭМИ на основеиспользования интеллектуальных механизмов нейронных сетей, нечеткой логики и нейро-нечетких систем, а также генетических алгоритмов и эволюционных процессов наследования, развития, адаптации и отбора, обеспечивающихвозможность идентификации и исправления периодических искажений в потоке обрабатываемой информации в адаптивной многоуровневой системы обнаружения деструктивных электромагнитных воздействий на элементы и узлыБЦВК в реальном режиме времени.6.

Разработана система показателей и комплекс методов защиты БЦВК отвоздействия СКИ ЭМИ на основе своевременного обнаружения фактов искажений информационного потока, позволяющий, в том числе, оптимизировать7соотношение «стоимость/эффективность» защиты за счет размещения на иерархических уровнях ИСАУ только необходимых датчиков ЭМВ и оцениватьустойчивость БЦВК к деструктивному воздействию ЭМИ через величины относительного ущерба и интегральные показатели активности распределенныхпо структуре ИСАУ датчиков ЭМВ.7. Разработано научно-методическое обеспечение проведения экспериментальных исследований на воздействие преднамеренных сверхкороткихэлектромагнитных излучений на элементы и узлы БЦВК, позволяющее формировать программу проведения испытаний и критерии оценки стойкости бортовых вычислительных комплексов с учетом требований к метрологическим, эксплуатационным и конструктивным характеристикам излучателей.8.

Разработана новая методология, направленная на решение проблемыобеспечения устойчивости функционирования бортовых вычислительныхуправляющих комплексов в условиях воздействия СК ЭМИ, позволяющая проводить интеллектуальный анализ и оценку параметров искажений информационного потока в системе для предотвращения деструктивного действия ЭМИ наБЦВК, включая минимизацию временных затрат на восстановление БЦВК после сбоев вызванных этими воздействиями.Основные научные положения, выносимые на защиту:1) Новые базовые принципы построения интеллектуальной системы анализа и оценки устойчивости БЦВК на основе адаптивной многоуровневой системы обнаружения деструктивных ЭМВ на элементы и узлы БЦВК.2) Модель интеллектуальной системы анализа и оценки устойчивостиБЦВК к деструктивному воздействию СК ЭМИ, позволяющая обеспечить возможность идентификации и исправления периодических искажений в потокеобрабатываемой информации в реальном масштабе времени.3) Комплекс моделей взаимодействия мощных электромагнитных импульсов с элементами БЦВК для интеллектуального анализа и оценки устойчивости их к деструктивному воздействию СК ЭМИ, учитывающие возможныеварианты реализации таких воздействий с учетом их амплитуды, фронта импульса и энергии, а также длину кадра и межкадрового интервала, с цельюсвоевременного обнаружения фактов искажений информационного потока.4) Методы интеллектуального анализа параметров искажений информационного потока в системе с учетом априорного опыта экспертов и возможности извлечения любых знаний с целью повышения достоверности оценки устойчивости БЦВК к деструктивному воздействию СК ЭМИ.5) Методы защиты бортового вычислительного комплекса от воздействия СКИ ЭМИ на основе своевременного обнаружения фактов искажений информационного потока, позволяющие повысить устойчивость БЦВК и оптими8зировать соотношение «стоимость/эффективность» защиты.6) Методики проведения экспериментальных исследований БЦВК на воздействие преднамеренных СК ЭМИ, позволяющие формировать критерииоценки стойкости бортовых вычислительных комплексов с учетом требованийк метрологическим, эксплуатационным и конструктивным характеристикам излучателей.7) Новая методология, направленная на решение проблемы обеспеченияустойчивого функционирования бортовых вычислительных управляющих комплексов в условиях воздействия СК ЭМИ, позволяющая предотвращать деструктивное воздействие ЭМИ, включая минимизацию временных затрат на восстановление системы после сбоев.Практическая значимость.

Практическая значимость диссертационнойработы определяется полученными результатами и включает:1. Системные методы обеспечения устойчивого функционирования бортовых вычислительных комплексов при воздействии СКИ ЭМИ с использованием структурно-функциональных и алгоритмических подходов к построениюинтеллектуальной системы анализа и оценки устойчивости БЦВК к деструктивному воздействию ЭМИ и рекомендации по совершенствованию методов исредств защиты БЦВК от воздействия СК ЭМИ.2. Комплекс методик проектирования интеллектуальной системы анализа и оценки устойчивости БЦВК к деструктивному воздействию ЭМИ.3.

Комплекс моделей взаимодействия СК ЭМИ с элементами БЦВК интегрированных в адаптивную многоуровневую систему обнаружения деструктивных электромагнитных воздействий на элементы и узлы БЦВК.4. Комплекс методик по оценке воздействия ЭМИ на составные элементысовременных бортовых вычислительных комплексов.5. Требования к аппаратно-программным комплексам, обеспечивающимреализацию алгоритмов работы современных сетевых устройств БЦВК по передаче и обработке потоков цифровых информационных сигналов в соответствии с современными телекоммуникационными протоколами сетевого обмена.6.

Комплекс методик проведения экспериментальных исследований навоздействие преднамеренных СК ЭМИ на элементы и узлы БЦВК, позволяющий формировать программу проведения испытаний и критерии оценки стойкости бортовых вычислительных комплексов с учетом требований к метрологическим, эксплуатационным и конструктивным характеристикам излучателей.7. Новые результаты экспериментальных исследований воздействия импульсных ЭМП на БЦВК, позволяющие определять пороговые уровни и режимы воздействия излучателей СК ЭМИ на бортовую кабельную сеть и БЦВК.8. Практические рекомендации по защите БЦВК от СКИ ЭМИ, позволя9ющие обеспечить стойкость бортового вычислительного комплекса в сложнойэлектромагнитной обстановке.Достоверность полученных автором научных и практических результатов определяется математическими доказательствами сформулированных положений, расчетами и примерами, подтверждающими их эффективность, и сопряжением с существующими методами, а также:­ обоснованностью выбора исходных данных, основных допущений и ограничений при постановке частных задач исследования и принятых в процессематематического моделирования;­ удовлетворительным согласованием результатов с данными, полученными другими авторами для частных случаев и опубликованными в научнотехнической литературе;­ соответствием результатов расчетов с результатами экспериментальныхисследований, проведенных лично автором;­ апробацией результатов исследований автора на международных, всероссийских и ведомственных научно-технических конференциях.Реализация и внедрение результатов работы.1.