CC BY
61
УДК 658.56:65.01
КВАЛИМЕТРИЧЕСКИЕ ПРОЦЕДУРЫ ИНТЕГРАЦИИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ АЭРОПОРТА
Л.Н. ЕЛИСОВ, Н.И. ОВЧЕНКОВ
В работе рассматривается оригинальный подход авторов к проблеме создания интегрированных систем защиты аэропорта от несанкционированного доступа.
Ключевые слова: интегрированные системы защиты, квалиметрия, адаптивные процедуры интеграции, сложные системы, системотехника.
В последние годы проблема защиты аэропортов от несанкционированного доступа становится весьма актуальной, если не одной из важнейших, что определяется соответствующими тенденциями в развитии социально - политических отношений на межгосударственном уровне и социально - экономическими проблемами страны.
Определяющим фактором обеспечения защиты аэропортов от несанкционированного доступа становится широкое внедрение специальных технических (в том числе радиотехнических) средств, которые в последнее время реализуются в виде интегрированных систем. Такие системы основаны на использовании единой элементной базы (платформы) и единых принципов управления комплексом технических средств.
Опыт эксплуатации интегрированных систем авиационной безопасности показывает, что при всех достоинствах они не способны решать всю совокупность проблем обеспечения авиационной безопасности аэропортов. Требуется разработка новых подходов и новых принципов формирования интегрированных систем, что предполагает использование научных методов анализа и синтеза.
Авторы полагают, что с этой целью весьма продуктивно использование системотехнического подхода, методов квалиметрии, моделирования и теории принятия решений.
Идея предлагаемого подхода базируется на следующих принципах:
1. В основе интеграции технических средств защиты аэропорта лежит квалиметрическая оценка ситуации (совокупности ситуаций) в процессе производственной деятельности аэропорта с учетом внешних и внутренних воздействий (факторов опасности).
2. Предполагается адаптивная структура комплекса технических средств, т.е. структура в любой момент времени должна соответствовать уровню предполагаемых угроз (динамическая структура).
3. Интеграция здесь понимается как совокупность процедур адаптивного (оптимального) управления структурой комплекса технических средств защиты аэропорта.
4. Критерием адаптивного управления, т.е. оптимизации структуры технических средств защиты, является качество обеспечения защиты. Поскольку качество понимается как степень соответствия присущих характеристик требованиям (международные стандарты серии ИСО 9000 - 2000), критерий адаптивного управления определяется путем сопоставления уровня авиационной безопасности аэропорта, достигнутого с помощью технических средств в созданной конфигурации, с требуемым уровнем, исходя из сложившейся в данный момент ситуации.
Динамическая интеграция технических средств защиты на основе адаптивного управления предполагает квалиметрический мониторинг состояния авиационной безопасности аэропорта.
Объектом исследования в данном случае является комплекс технических средств, обеспечивающих защиту аэропорта от несанкционированного вмешательства в его деятельность.
Исследования указанного объекта предполагает рассмотрение как минимум двух сторон противостояния: с одной стороны - совокупность субъектов, реализующих несанкционированное вмешательство, с другой - совокупность средств, обеспечивающих защиту от этого вмешательства. С точки зрения системотехники такой объект следует рассматривать как сложную систему [1].
Для исследования подобных систем известны два подхода. Подход Н.П. Бусленко основан на представлении сложной системы в виде агрегатов, т.е. более простых структур, с последующим их моделированием. В. В. Дружинин и Д. С. Конторов относят к классу сложных систем такие, которые способны формировать закон преобразования входного воздействия в выходное применительно к своей внутренней цели, исходя из конкретной ситуации, сложившейся в данный момент времени [2].
Решение проблем обеспечения защиты аэропорта от несанкционированного вмешательства можно найти путём моделирования указанной системы. Для построения модели сложной системы нужно с заданной точностью описать процессы в каждом элементе и разработать схему сопряжения элементов и систем, исходя из способа их взаимодействия при решении сложной системой поставленных задач.
В общем случае моделирующий алгоритм может быть записан с помощью операторных уравнений вида 2 (¿) = фг{^, ^, zi (¿0), (¿ХЬ] ю}, где 2 (¿) - текущее состояние /-й подсистемы в момент времени ¿; 2, (¿0) - начальное состояние /-й подсистемы в момент начала её функционирования ^; Хц (0 - вектор-функция, определяющая входной процесс первой подсистемы; (¿,Х^]ю - входное сообщение для /-й подсистемы.
В каждой у-й реализации на модели /-й подсистемы вектор-функцию Хц/ (¿) выбирают из некоторого известного множества функций Ц (¿), I С Т,. Для различных подсистем функциональные зависимости будут получаться отличными друг от друга.
Совокупность всех функций Хц (¿) в пространстве их определения Ь1XЬ2Х...ХЬп=Ь можно рассматривать как множество входных воздействий для модели сложной системы. При таком подходе модель как математический эквивалент реальной системы по некоторому показателю качества ее работоспособности К(^=Ыф(() может быть охарактеризована при фиксированном входном сообщении выражением Щ)=Мф{1, ^, zi (Г0), (^Хц^ю}, Хц (^ ={Хи (£),...Хы (Г)}.
Процессы смены состояний в такой системе описываются соотношениями: ъ(^)=ф{^, ^, ъ (¿0), (¿Хь]ю}, ъ(р) = {ъ1(^), ъп^)} ъ(^)С2, где ф - оператор функционирования сложной системы, определяющей алгоритм взаимодействия её подсистем.
Можно предложить следующие состояния системы: 0 - нормальная ситуация (состояние защищённости); 1 - напряженная ситуация (состояние нарушения пропускного или внутриобъ-ектового режима); 2 - сложная ситуация (состояние несанкционированного доступа); 3 - проблемная ситуация (состояние захвата - угона ВС или объекта ГА); 4 - чрезвычайная ситуация (состояние реализованного террористического акта). Вероятностные характеристики событий для любого момента времени определяются только этим моментом и не зависят от предыстории, что вместе с конечностью числа состояний позволяет говорить о том, что исследуемый процесс является Марковским случайным процессом. В работе [2] предложена графоаналитическая модель такой системы (рис. 1). Обозначим через А, - некоторое состояние системы (подсистемы), а через Р() - вероятность того, что в момент времени I система (подсистема) находится в состоянии А, (,=0,1,2,.п). А0 - нормальная ситуация, А1 - напряженная ситуация,
А2 - сложная ситуация, А3 - проблемная ситуация, А4 - чрезвычайная ситуация.
Рис. 1. Гриф состояния сложной системы
Очевидно, что для любого момента времени I сумма вероятностей состояний равна единице (условие нормировки), т.е. Е Р^)^, так как события, состоящие в том, что в момент времени I система находится в состояниях А1, А2 .... Ап, несовместны и образуют полную группу событий. Задача состоит в том, чтобы определить вероятности состояний Р0(0, Р,(,),..., Рп(0 как функции времени. Марковский процесс описывается относительно вероятностей Р0(0, Р(), ..., Рп(0 системой дифференциальных уравнений, называемых уравнениями Колмогорова:
dPo/df = -ХхР0 +Ц10Р1+Ц20Р2+Ц30Р3+Н40Р4;
dpl/df = Х1Р 0 +Ц21Р 2+М-31Р 3+М-41Р 4+(М-10+ М-12+ М-13+ М-14)Р 1;
dP2/df = Х2Р0 +Ц12Р1+Ц32Р3+Ц42Р4+(Ц20+ ^21+ М-23+ ^24^2;
&Р3/^ = Х3Р 0 +М-13Р1+М-23Р 2+М-43Р 4+(Ц30+ ^31+ М-32+ М-34)Р 3;
dp4/df = Х4Р0 +Ц14р1+Ц24р2+Ц24р3+(Н40+ ^41+ М-42+ ^43^3.
Если X и (вероятности перехода) постоянны с течением времени I, то данная система
дифференциальных уравнений является системой линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Если же X и - функции времени, то это система линейных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами. Системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами можно решать аналитически, но это удобно, если число уравнений системы не превосходит двух-трех, в противном случае такие системы решают численно. Таким образом, аналитическое и численное моделирование рассматриваемой сложной системы при количестве уровней Колмогорова больше двух и при векторном отображении вероятностей перехода из состояния в состояние становится неразрешимой проблемой, что требует привлечения иных подходов и методов решения.
Один из таких подходов основан на системотехнике [3]. Причём первый шаг в этом направлении состоит в следующем: при моделировании сложных систем допускается возможность использования упрощенных моделей, отражающих только те грани сущности сложной системы, которые интересуют исследователя. Выявление новых свойств и сущностей не обязательно должно сопровождаться построением обобщающих моделей, а может ограничиваться наращиванием библиотеки упрощённых моделей, взаимодействие которых обеспечивает отражение сложной системы в целом. В таком случае, возникает задача декомпозиции сложной системы «Аэропорт как объект несанкционированного вмешательства» (рис. 2).
Рис. 2. Декомпозиция сложной системы «Аэропорт как объект несанкционированного вмешательства»
Дальнейшая реализация предлагаемого подхода состоит в разработке системы квалиметри-ческого мониторинга уровня авиационной безопасности (оценка ситуации) и разработке системы адаптивного (ситуационного) управления интеграцией комплекса технических средств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Елисов Л.Н. Качество профессиональной подготовки авиационного персонала и безопасность воздушного транспорта: монография. - М.: ИЦППС, 2006.
2. Елисов Л.Н., Баранов В.В. Управление и сертификация в авиационной транспортной системе: монография. - М.: Воздушный транспорт, 1999.
3. Елисеев Б.П., Елисов Л.Н. Системотехническое управления образовательными комплексами: монография. - М.: МГТУ ГА, 2012.
THEIR QUALITATIVE INTEGRATION PROCEDURE OF RADIO PROTECTION AIROPORT
Elisov L.N., Ovchеnkov N.I.
In this paper the authors of the original approach to the problem of integrated airport security system from unauthorized access.
Key words: integrated system qualimetry, adaptive integration procedure, complex system engineering.
Сведения об авторах
Елисов Лев Николаевич, 1945 г.р., окончил Пензенский политехнический институт (1967), доктор технических наук, действительный член Петровской академии наук и искусств, профессор кафедры безопасности полетов и жизнедеятельности МГТУ ГА, автор более 200 научных работ, область научных интересов - системотехника, квалиметрия, проблемы безопасности воздушного транспорта.
Овченков Николай Иванович, 1966 г.р., окончил Ярославский государственный университет (1990), соискатель ученой степени МГТУ ГА, генеральный директор ООО ПСЦ «Электроника», автор 16 научных работ, область научных интересов - системы авиационной безопасности, квалиметрия, системотехника.
