Инновационные технологии повышения помехоустойчивости передачи информации и обеспечения ее комплексной защиты Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

3. Пат. 2381451 Рос. Федерация : C1, МПК Н02Р 23/08 (2006.01). Адаптивная система управления гиростабилизатором / Стреж С. В., Вороной А. Т. № 2008134194/09 ; заявл. 21.08.2008 ; опубл. 27.03.2010, Бюл. № 9

4. Пат. 2383863 Рос. Федерация : C1, МПК3 Н02Р 23/08 (2006.01). Система стабилизации скорости вращения силовых гиростабилизаторов / Стреж С. В., Вороной А. Т. № 2008134188/09 ; заявл. 21.08.2008 ; опубл. 27.03.2010, Бюл. № 9.

5. Пат. 2385531 Рос. Федерация : C1, МПК Н02Р 23/08 (2006.01). Способ стабилизации скорости вращения силовых гиростабилизаторов / Стреж С. В., Вороной А. Т. № 2008134189/09 ; заявл. 21.08.2008 ; опубл. 27.03.2010, Бюл. № 9.

References

1. Strezh S. V., Troschin S. V., Troschin S. V. Novyy etap razvitiya kosmonavtiki [New stage the development

of Astronautics] // Kosmonavtika i raketostroenie. 2005. Iss. 1(38). P. 173-190 (In Russ.)

2. Strezh S. V., Troschin S. V [A comprehensive analysis of the feasibility and challenges of creating domestic systems based on small and ultra-small satellites of new generation "Avtoklav-T".] TsNIImash, Moscow, 2003. 186 p. inv. num. 36536. (In Russ.)

3. Strezh S. V., Voronoy A. T. Adaptivnaya sistema upravleniya girostabilizatorom. [Gyrostabiliser adaptive control system]. Patent RF, no. 2381451, 2010.

4. Strezh S. V., Voronoy A. T. Sistema stabilizatsii skorosti vrashcheniya silovykh girostabilizatorov. [System to stabilise powered gyrostabiliser spin rate]. Patent RF, no. 2383863, 2010.

5. Strezh S. V., Voronoy A. T. Sposob stabilizatsii skorosti vrashcheniya silovykh giro stabilizatorov. [Method for stabilization of power gyrostabiliser rotation speed]. Patent RF.

© Кузнецов С. В., Стреж А. С., Стреж С. В., Цариков А. Ю., 2016

УДК 621.396.6

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕЕ КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ

С. С. Кукушкин

Военная академия ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого Российская Федерация, 143900, г. Балашиха Московской обл., ул. Карбышева, 29

E-mail: [email protected]

Рассмотрены нетрадиционные методы обнаружения и исправления ошибок данных, сообщений и сигналов, передаваемых по каналам связи при испытаниях и штатной эксплуатации (ШЭ) ракетно-космической техники (РКТ) в условиях помех. Основу синтеза предлагаемых методов составляет математический аппарат разработанной прикладной теории конечных полей (КТКП). Показана возможность их использования для комплексного разрешения существующего множества проблем передачи информации [1-4].

Ключевые слова: ракетно-космическая техника, передача данных по каналам связи в условиях помех, нетрадиционное представление данных образами-остатками, инварианты в виде групповых свойств равноос-таточности, защита и контроль достоверности информации.

INNOVATIVE TECHNOLOGIES TO INCREASE IMMUNITY INFORMATION TRANSFER AND ITS INTEGRATED SOFTWARE PROTECTION

S. S. Kukuschkin

Military Academy of Strategic Missile Forces named after Peter the Great 29, Karbysheva Street, Balashikha, Moscow region, 143900, Russian Federation, E-mail: [email protected]

The paper onsiders non-traditional methods of detecting and correcting data errors, messages and signals transmitted through the communication channels during testing and normal operation rocket and space technology in noisy environments. The basis of the proposed methods of synthesis of mathematical formalism developed applies theory of finite fields. The research demonstrates possibility of their use for the integrated resolution of the existing sets of information transmission problems.

Keywords: measurement, data transmission over communication channels in terms of interference, non-traditional data representation of the image remains, invariants, the control accuracy of measurements.

Введение. Основная проблема передачи космической информации (КИ) заключается в том, что стремительный рост объемов и скоростей передаваемой

информации приводит к существенному ухудшению достоверности ее приема. При этом известные методы помехоустойчивого ее кодирования, требуя введения

<Тешетневс^ие чтения. 2016

дополнительной избыточности, в сложившихся условиях теряют свою прежнюю привлекательность.

Актуальность. Решение этой проблемы также не может быть обеспечено существующими экстенсивными методами. Необходимо более активно развивать интенсивное направление, ориентированное на поиск дополнительных резервов повышения эффективности, которые, прежде всего, заключены в разработке новых прикладных математических методов.

Предложения по разрешению отмеченных противоречий в активно развивающемся интенсивном направлении совершенствования PKT. Новые возможности появляются при использовании нетрадиционного представления получаемых и передаваемых сообщений х их образами-остатками b¡, полученными в результате сравнений по модулю mi (mod mi): х = bt (mod m¡). (1)

Данная аналитическое представление представляет собой сокращенную форму описания основной теоремы арифметики:

х = mt Ij + bi, (2)

где mi - делитель (модуль), на который необходимо поделить делимое число х; l - неполное частное от деления; bi - остаток.

Возможность реализации новых методов сжатия данных появляется уже при использовании следующей простейшей системы сравнений, поскольку в ней по сравнению с представлением (2) отсутствует неполное частное li:

х = bj (mod mj),

х = b2 (mod m2). (3)

Кроме того, в этом случае увеличивается минимальное кодовое расстояние между переданными значениями в определенных локальных областях формируемой информации и обеспечивается возможность создания внутренней структуры данных, сообщений и сигналов. При этом ранее формируемая структура S включает в себя две составляющие, условно называемые внешняя (5<внеш)) и внутренняя (,внутр)):

S ^ £<внеш) + ^виугр) (4)

Такое представление позволяет более точно определить те внутренние резервы повышения эффективности систем передачи информации, которые не были использованы. Например, никто ранее не учитывал специфические особенности передаваемой информации для повышения эффективности систем передачи данных (СПД), например, естественную ее избыточность. Кроме того, предлагаемый методический подход, предполагающий встраивание одной структуры (,вну1р)) в другую (,внешн)), приобретает определяющее значение для обеспечения унификации различной аппаратуры, что особенно актуально в условиях различных ограничений на структуры формирования данных. Эти требования должны быть выполнены при формировании 5,(внеш). При этом возможности проблемной ориентации СПД, реализующей экономичные адаптивные принципы организации передачи информации в условиях помех, обеспечивают за счет , (внутр). Появление такого подхода к формированию передаваемых сообщений оказывается незамеченным

с позиции традиционно используемои структуры, ус-

^ ^ о(внешн)

ловно названной внешней У , поскольку при этом разрядность представления ее слов и их местоположение внутри цикла или кадра остались неизменными. Поэтому приемная система, ориентированная на внешнюю структуру данных, не замечает их внутренние структурно-алгоритмические преобразования (САП). Для восстановления истинного значения данных в приемнике или в системе обработки принятои информации применяют в соответствии с предлагаемыми инновационными технологиями два режима декодирования, условно называемые «жесткиИ» и «мягкиИ». При этом режим «жесткого» декодирования является универсальным, поскольку обеспечивает возможность восстановления истинного значения данных независимо от своиств передаваемои информации. При этом достаточно высокии процент обнаружения и исправления ошибок при использовании режима «мягкого» декодирования будет связан с есте-ственноИ избыточностью передаваемой информации -он будет тем выше, чем больше избыточность исходных данных. Поэтому процедура «мягкого» декодирования осуществляется под управлением «жесткого» декодера и работает с высоким коэффициентом полезного деИствия при передаче изображении с КА ДЗЗ, телеметрии и навигационной информации.

Проведенные стендовые испытания для информации подобного типа обеспечивают возможность исправление более 90 % ошибок. В то же время режим «жесткого» декодирования не приводит к ухудшению показателей достоверности приема информации в условиях помех по сравнению с традиционным ее приемом в тех случаях, когда корреляционная взаимозависимость соседних значении контролируемых параметров отсутствует.

Также разработаны методы для нового этапа «ну-левои» обработки информации, с целью ее очищения от ошибок и искажении.

Также проведены стендовые испытания с использованием реальнои навигационнои информации. Подтверждена возможность обнаружения и исправления ошибок по различных выделенным навигационным параметрам от 55 до 97 % при входных сигналах 450 дБВт и различных уровнях помех, создаваемых генератором помех.

Заключение. В настоящее время разработано значительное множество инновационных технологии, способствующих развитию интенсивного направления совершенствования бортовои и наземнои ракетно-космическои техники. Получены фундаментальные результаты. Некоторые из разработанных технологии были реализованы в бортовои телеметрическои аппаратуре. Опубликовано более 130 статеи, в том числе 15 статеи в журнале «Measurement techniques, Springer Science + Businnes Media, Inc». За последние пять лет получено 17 патентов на способы.

Библиографические ссылки

1. Кукушкин С. С., Захаров В. Н. Математические и методические основы использования конструктив-нои теории конечных полеи при обработке результа-

тов измерений // Измерительная техника, Стандарты, 2006. № 10. С. 18-22.

2. Кукушкин С. С. Модели векторного представления и нетрадиционного преобразования данных в системе остаточных классов // Измерительная техника. 2007. № 3.

3. Кукушкин С. С., Гулый Н. Н. Новые методы и технологии обработки видеоизображений при натурных испытаниях сложных технических систем // Измерительная техника, Стандарты. 2009. № 4. С. 20-24.

4. Кукушкин С. С., Потюпкин А. Ю., Антипов В. А. Теоретические основы синтеза ультраоператора комплексной обработки информации дистанционного мониторинга // Измерительная техника. Стандарты, 2009. № 7. С. 10-15.

References

1. Kukooschkin S. S., Zacharov V. N. Mathematical and methodical bases by using constructive theorem about the tailings for processing of measuring results // «Measurement techniques» (general problems of

metrology and measurement technique), Springer (www. Springer/com/11018). 2006. № 9. P. 18-22.

2. Kukooskin S. S. Models for vector presentation and nontraditional transformation of data in a residual classes system // «Measurement techniques» (general problems of metrology and measurement technique), Springer (www. Springer/com/11018). 2007. № 3. P. 15-20.

3. Kukooskin S. S., Gooluy N. N. New methods and technologies of video images processing at full scale tests of complicated technical systems // «Measurement techniques» (general problems of metrology and measurement technique), Springer (www. Springer/com/11018). 2009. № 6. P. 20-24.

4. Potupkin A. Yu., Antipov V. A. Theoretical bases of information processing ultraoperators synthesis of remote monitoring // «Measurement techniques» (general problems of metrology and measurement technique), Springer (www. Springer/com/11018). 2007. № 8. P. 10-15.

© Кукушкин С. С., 2016

УДК 629.78

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК НЕОТЪЕМЛЕМЫЙ ЭТАП СОЗДАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

М. Ю. Овчинников*, Д. С. Иванов

Институт прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН Российская Федерация, 125047, г. Москва, Миусская пл., 4 E-mail: [email protected]

Представлен круг работ, проводимых в Институте прикладной математики, по ракетно-космической тематике, включающий в себя математическое и компьютерное моделирование при создании новой космической техники.

Ключевые слова: космические аппараты, управление движением, суперкомпьютер

MATHEMATICAL AND COMPUTER MODELING AS AN INHERENT PHASE OF ADVANCED SPACE SYSTEM DEVELOPMENT

M. Yu. Ovchinnikov*, D. S. Ivanov

Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS 4, Miusskaya sq., Moscow, 125047, Russian Federation E-mail: [email protected]

A range of assignments carried out at the Institute of Applied Mathematics is presented. It includes mathematical and computer modeling to creat a new space technology.

Keywords: satellites, motion determination, supercomputer

Институт прикладной математики (ИПМ) был об- основе создания и широкого использования вычисли-разован в 1953 году для решения сложных математи- тельной техники и программного обеспечения. ческих проблем, связанных с государственными про- Академик Мстислав Келдыш был основателем и

граммами: исследования космического пространства первым директором ИПМ (1953-1978). Своей задачей и развития атомной и термоядерной энергетики на он считал «проблемные исследования и организацию