Методика сравнительной оценки эффективности применения автоматической системы паспортного контроля Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

УДК 004.932

Ю. Н. Максим ыче в, И. Н. Спиридонов, Д. Н. Копылов, И. Н. Н и к а н д р о в а, Т. В. Моисеева

МЕТОДИКА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПАСПОРТНОГО КОНТРОЛЯ

Приведена методика, основанная на численной оценке вероятностных показателей применения системы в пунктах пропуска различного вида, позволяющая объективно оценить эффективность применения автоматической системы паспортного контроля. Приведенные математические зависимости получены в спектре ограничений и допущений, применимом для выполнения расчетов.

E-mail: [email protected]

Ключевые слова: эффективность, автоматическая система паспортного контроля, критерий оценки эффективности, идентификация и верификация личности, эффективность обнаружения нарушителя.

Увеличение пассажиропотока и внедрение высокоскоростных видов транспорта на путях международного сообщения требует повышения пропускной способности пунктов пропуска через государственную границу Российской Федерации и эффективности использования сил и средств подразделений пограничного контроля. Результаты анализа служебной деятельности свидетельствуют о том, что основной объем пассажиропотоков через государственную границу приходится на воздушные и железнодорожные пункты пропуска, так как они обеспечивают пропуск через границу транспортных средств, имеющих наиболее высокую скорость доставки пассажиров к месту назначения.

В зарубежной практике пограничного, в целом, и паспортного контроля, в частности, основным направлением повышения эффективности профессиональной деятельности пограничных служб является внедрение современных технических средств паспортного контроля, обеспечивающих автоматизацию основных операций, выполняемых контролерами, и ускорение процесса оформления пассажиров на путях международного сообщения.

Для обеспечения оформления возрастающих пассажиропотоков в воздушных и железнодорожных пунктах пропуска в МГТУ им. Н.Э. Баумана выполняется опытно-конструкторская работа по созданию автоматической системы паспортного контроля (АСПК) [1-3].

Для объективной оценки эффективности применения такой системы необходима методика сравнительной оценки эффективности применения системы и других средств автоматизации паспортного кон-

троля. Такой методикой пограничные органы в настоящее время не располагают.

Рассмотрим основные подходы к созданию названной методики.

Предлагаемая последовательность выполнения расчетов предназначена для оценки эффективности применения АСПК при проведении пограничного контроля в условиях ограниченного времени на принятие решения.

Под методикой выполнения такого расчета понимается определенная последовательность действий, включающая в себя совокупность связанных между собой вычислительных процессов и логических операций.

Эффективность применения АСПК определяется степенью влияния методов автоматического паспортного контроля на выполнение поставленных служебных задач по охране государственной границы в пунктах пропуска (ППр) в условиях складывающейся обстановки.

В качестве критерия оценки эффективности применения АСПК для обнаружения нарушителей в ППр (Кэ) предлагается использовать безразмерную величину (Кэ < 1), характеризующую степень влияния паспортного контроля, осуществляемого в автоматическом режиме и реализуемом в АСПК, на повышение вероятности обнаружения нарушителя и определяемую, как отношение прироста вероятности обнаружения нарушителя при условии применения АСПК к вероятности обнаружения нарушителя, когда методы автоматического паспортного контроля не использовались (без АСПК).

Критерий эффективности определяется по формуле

Кэ = (РэАСПК - Рэ)/РэАСПК, (1)

где Кэ — критерий эффективности применения АСПК; РэАСПК и Рэ — вероятности обнаружения нарушителей границы при применении АСПК и без применения АСПК.

Значение вероятности РэАСПК зависит от возможностей технических средств автоматической идентификации личности, автоматической проверки подлинности документов; Рэ прямым образом или косвенно зависит от характера и степени инженерного и технического оснащения ППр, а также других условий и факторов.

Исходя из этого цель выполняемых расчетов по оценке эффективности обнаружения нарушителя границы в ППр — это определение степени влияния АСПК, результатов выполнения основных задач и мероприятий инженерного и технического оснащения ППр, осуществляемых при выполнении задач паспортного контроля, на вероятность обнаружения нарушителя границы в ППр силами и средствами подразделения пограничного контроля.

В качестве искомых величин (показателей) предлагается взять РэАСПК и Рэ, а также КАСПК — показатель эффективности применения АСПК.

Исходными данными для выполнения расчетов являются ¿сл — продолжительность несения службы пограничными нарядами, ч; Ртс — вероятность обнаружения нарушения в ППр г-м техническим средством пограничного контроля; Т^ — время наработки на отказ г-го технического средства пограничного контроля, ч; ^ — время непрерывной работы г-го технического средства пограничного контроля, ч.

Вероятность правильной проверки пассажира в АСПК определяется по формуле

РэАСПК =1 - (1 - РАСПК)(1 - Рвериф)3(1 - РдСПК)(1 - Рб.д), (2)

где Рде™ — вероятность правильной идентификации личности пассажира по базам учетов в АСПК; Рвериф — вероятность правильной верификации личности при сопоставлении пассажира с изображением в чипе ПВД НП, изображением, нанесенным на бланк ПВД ПН, и изображением на дифракционном оптическом элементе; РАСПК — вероятность правильной проверки подлинности документа пассажира в АСПК; Рб.д — вероятность правильной проверки пассажира по базам оперативных учетов.

Вероятность правильной проверки пассажира без применения АСПК определяется по формуле

Рэ = 1 - (1 - Риден)2(1 - Рпд)(1 - Рб.д), (3)

где Риден — вероятность правильной идентификации личности контроллером с использованием или без использования технических средств паспортного контроля; Рпд — вероятность правильной проверки подлинности документа пассажира контроллером с использованием или без использования технических средств паспортного контроля; Рб.д — вероятность правильной проверки пассажира по базам учетов.

Определение вероятности правильной идентификации и верификации личности. Вероятность правильной идентификации визуальным способом. При визуальной идентификации личности вероятность определяется как функция времени

Риден = 1 - (1 - Риден (*)), (4)

где Риден(£) — вероятность правильного выполнения операций идентификации личностей пассажиров, контролируемых контролером в течение времени несения службы пограничным нарядом по проверке документов, определяемая по формуле

Риденвизуально (Рнорм.иден. + Рнорм.иден. ехр( ^паск/^сл))/2) (5)

в которой ¿паск — время, в течение которого контролер непосредственно выполняет операции по проверке документов контролируемых лиц, ч; £сл — время несения службы пограничным нарядом по проверке документов, ч; Рнорм.иден. — нормативное значение усредненной вероятности правильной идентификации личности контролером без применения АСПК, составляющее не менее 0,5 и определенное в требованиях руководящих документов; ехр(—¿паскДсл) — вероятность того, что в течение времени выполнения операций паспортного контроля за время несения службы пограничным нарядом по проверке документов контролер сможет безошибочно выполнять возложенные на него обязанности.

Идентификация личности с применением ПАКМСПВ "Каскад" с универсальным считывателем СПВ-7101Н. При идентификации личности при использовании ПАК МСПВ "Каскад" с универсальным считывателем СПВ-7101Н вероятность правильной идентификации увеличивается и определяется по формуле

Рибдие°н(*) = РПиС ехр(-¿пакДсл) ехр^л/То), (6)

где То — время наработки образца АСПК на отказ, ч; — паспортное значение вероятности правильного считывания и идентификации биометрической информации о контролируемом лице аппаратурой АСПК, не менее 0,97; ехр(-¿пак/¿сл) — вероятность безотказной работы ПАК МСПВ "Каскад" с универсальным считывателем СПВ-7101Н в течение времени выполнения операций паспортного контроля за время несения службы пограничным нарядом по проверке документов; ехр(-¿пак/ То) — вероятность того, что ПАК МСПВ "Каскад" с универсальным считывателем СПВ-7101Н будет безотказно функционировать в течение времени несения службы пограничным нарядом по проверке документов.

Для ПАК МСПВ "Каскад" с универсальным считывателем СПВ-7101Н время наработки на отказ составляет не менее 10 000 ч.

Вероятность правильной идентификации и верификации в АСПК. При проведении автоматического паспортного контроля в АСПК вероятность идентификации и верификации не зависит от времени несения службы контролера, так как решение об идентичности принимается автоматически.

При автоматической проверке выполняется идентификация пассажира по спискам баз учетов, а также верификация с изображением, записанным в чипе ПВД НП, и нанесенным печатным способом на страницу установочных данных документа.

Вероятность идентификации личности в АСПК зависит от размера базы данных, с использованием которой выполняется идентификация,

и может быть принята равной 0,96 — как гарантированное значение идентификации личности по открытому множеству на базе данных, насчитывающей не менее 50 изображений лица:

РАеГ = 0,96. (7)

Вероятность правильной верификации в случае использования двух биометрических характеристик — изображений лица и отпечатков пальцев — определяется следующим образом:

Рвер. 1 (1 Рвер.лицо)(1 Рвер.о.п)) (8)

где Рвер.лицо — вероятность правильной верификации по изображению лица, принимаемая равной 0,98; Рвер.о.п — вероятность правильной верификации по отпечаткам пальцев, принимаемая равной 0,98.

Определение вероятности правильного распознавания подлинности паспортно-визовых документов (ПВД). Вероятность правильной проверки подлинности ПВД визуальным способом. Вероятность правильного распознавания подлинности ПВД контролируемого лица визуальным способом определяется по формуле

Ррп = 1 - (1 - РрпСО), (9)

в которой Ррп(^) — вероятность правильного выполнения операций распознавания подделок в ПВД контролируемых лиц в течение времени несения службы пограничным нарядом по проверке документов, определяемая как

Ррпвизуально = (ррорм + Рнорм ехр( —¿паск/^сл))/2, (10)

где ¿паск — время, в течение которого контролер непосредственно выполняет операции по проверке документов контролируемых лиц, ч; ¿сл — время несения службы пограничным нарядом по проверке документов, ч; РнРопрм — нормативная вероятность правильной идентификации личности контролером без применения технических средств паспортного контроля, определенная требованиями руководящих документов и составляющая не менее 0,7.

Вероятность правильной проверки подлинности ПВД с использованием технических средств. Вероятность определения подлинности документа при применении технических средств паспортного контроля определяется по формуле

Ррбпио(¿) = (Рнропрм + 0,03^ ехр(-£паскДсл) ехр(—¿сл/ То), (11)

где То время наработки образца АСПК на отказ, ч; (Р"™™ + 0,03^) — значение вероятности распознавания подделок в ПВД с применением данного прибора (^ — это число используемых в приборе источников излучения различного вида, которое может варьироваться от 1 до 9 шт.).

Для технических средств определения подделок в ПВД время наработки на отказ составляет не менее 10 000 ч.

Для состоящих на вооружении пограничных органов приборов значение N составляет от 1 (например, прибор "Ультрамаг-А36") до 6 (например прибор "Ультрамаг-С6-К"). Поэтому паспортное значение вероятности распознавания подделок в ПВД для этих приборов составляет не менее 0,73 и 0,88 соответственно. Максимальным числом источников излучения различного вида в настоящее время обладают только приборы, используемые в криминалистических лабораториях (стационарных, мобильных и переносных). Такие приборы в кабинах паспортного контроля сегодня не используются, но обеспечивают достижение паспортного значения вероятности распознавания подделок в ПВД до 0,97.

Вероятность правильной проверки подлинности ПВД в АСПК. Вероятность автоматической проверки подлинности документа в АСПК определяется вероятностью выявления поддельных элементов защиты и их числом.

При проведении автоматической проверки подлинности документа выполняется проверка страницы установочных данных, а также сопоставление установочных данных, нанесенных печатным способом, с данными, записанными в чип документа.

Можно принять, что число элементов защиты при автоматической проверке составляет более 10.

Тогда вероятность правильной проверки подлинности документа определяется по формуле

РрАпСПК = 1 - (1 - Рэ.з)т-П, (12)

где т — число проверяемых элементов защиты; п — вероятное число подлинных элементов защиты (может быть принято равным 8); Рэз — вероятность распознавания элемента защиты (может быть принята одинаковой для всех элементов защиты, равной 0,7).

Вероятность правильной проверки контролируемого лица по базам учетов. Вероятность правильной проверки контролируемого лица по базам данных определяется для всех типов проверки одинаково и зависит от параметров ПАК МСПВ "Каскад". Вероятность проверки контролируемого лица по базам оперативных учетов определяется по формуле

Рб.д = 1 - (1 - Рб.д (¿)), (13)

в которой Рб.д(£) — вероятность правильного выполнения операций автоматизированной проверки контролируемых лиц по базам оперативных учетов контролером в течение времени несения службы пограничным нарядом по проверке документов, определяемая как

Рб.д(£) = Р0АС ехр( ¿паск /¿сл) ехр(-¿сл/ То, (14)

где РоАС — значение вероятности выполнения операций автоматизированной проверки контролируемых лиц по базам учетов контролером с использованием ПАК МСПВ "Каскад", составляющее не менее 0,99; То — время наработки АРМ отделения пограничного контроля на отказ, ч.

Для АРМ оператора паспортного контроля ПАК МСПВ "Каскад" время наработки на отказ составляет не менее 10 000 ч.

Таковы предлагаемые математические зависимости для оценки эффективности применения АСПК.

Рассмотрим использование предлагаемой методики на примере оперативно-служебного применения АСПК в виртуальном ПП "Ма-лоземлянск".

Расчет надежности обнаружения нарушителя границы в отделении пограничного контроля "Шахтерск" в ППр "Малозем-лянск". Отделение пограничного контроля (ОПК) "Шахтерск" в ППр "Малоземлянск" осуществляет охрану государственной границы в одностороннем автомобильном ППр 4-го типа. Интенсивность пассажиропотока составляет от 0,5 до 1 млнчел./г; интенсивность движения пассажирского транспорта — до 300 ед./сут.; грузового транспорта — до 120 ед./сут. Отделение пограничного контроля "Шахтерск" функционирует 12 ч в сутки и характеризуется равномерными въездными потоками лиц и транспортных средств, пересекающих государственную границу. В целях проведения пограничного контроля в ППр предусмотрено: шесть линий автоматизированного паспортного контроля и три линии досмотра и оформления транспортных средств и грузов. Для пропуска через государственную границу, поддержания установленного порядка в ППр и обеспечения собственной безопасности ОПК "Шахтерск" выставляет в период функционирования ППр следующие пограничные наряды: для проверки документов — один наряд из семи человек (один старший пограничного наряда и шесть контролеров) на въезд и один наряд из шести человек (один старший пограничного наряда и пять контролеров) — на выезд.

Линии паспортного контроля — автоматизированы (ПАК МСПВ "Каскад" с универсальным считывателем СПВ-7101Н). В кабинах паспортного контроля для проверки подлинности ПВД установлен прибор "Регула-4005" — на въезд. В течение следующего года планируется оснастить линии паспортного контроля АСПК с функцией проверки подлинности документа.

Необходимо определить, как изменятся вероятность и эффективность обнаружения нарушителя пограничными нарядами, проверяющими документы после выполнения планируемых мероприятий по оснащению ППр "Шахтерск" перспективными образцами АСПК?

Исходные данные. Продолжительность смены (времени несения службы) пограничных нарядов по проверке документов и досмотру транспортных средств и грузов составляет 12 ч, т.е. 720 мин. Интенсивность пассажиропотока приведенная — от 1370 до 2740 чел. в смену (сутки), в том числе на выезд и на въезд от 685 до 1370 чел. в смену (сутки). Интенсивность максимального пассажиропотока, следующего через одного контролера на выезд, составляет 229 чел. в смену, а на въезд — 274 чел. в смену. Продолжительность времени, непосредственно затрачиваемого на выполнение операций паспортного контроля в течение смены (с учетом норматива на проверку ПВД у одного лица, равного 1,5-2 мин/чел.) контролером составляет 9,1(3) ч = 548 мин.

Число источников излучения различного вида в приборах типа: "Регула-4005" — 5 шт., число АСПК — 6 шт.

Вероятность правильной проверки пассажира в АСПК определяется по формуле

РэАСПК =1 - (1 - РиАеГ)(1 - Рвериф)3(1 - РАСПК)(1 - Рб.д).

Вероятность РАеПК идентификации личности в АСПК согласно методике принята равной 0,96.

Вероятность правильной верификации в случае использования двух биометрических характеристик — изображения лица и отпечатков пальцев — определяется следующим образом:

РАСПК = 1 _ (1 _ р )(1_ р )

1 вер -1- \ 1 вер.лицо )\ 1 вер.о.п) ,

где Рвер.лицо — вероятность правильной верификации по изображению лица (равна 0,98); Рвер.о.п — вероятность правильной верификации по отпечаткам пальцев (составляет 0,98).

Тогда

РвАСПК = 1 - (1 - 0,98)(1 - 0,98) = 0,9996.

Вероятность автоматической проверки подлинности документа в АСПК определяется по формуле

РАСПК = 1 - (1 - Рэ.з)т-П.

Число элементов защиты при автоматической проверке принимается равным 10, число подлинных элементов защиты в поддельном документе — равным 8. Тогда

РрАпСПК = 1 - (1 - 0,7)10-8 = 0,91.

Вероятность правильной проверки контролируемого лица по базам учетов определяется для всех типов проверки одинаково:

Рб.д(£) = Р0АС ехр( ¿паск/^сл) ехр( ¿сл/То).

Вероятность правильного выполнения операций автоматизированной проверки контролируемых лиц по базам учетов контролером в течение времени несения службы пограничным нарядом по проверке документов определяется по формуле

Рб.д(£) = РоАС ехр(-¿паск/^сл) ехр(-¿сл/То).

С использованием исходных данных получим следующее значение вероятности:

Рб.д(¿) = 0,99 ехр(-548/720) ехр(-720/600000) =

= 0,99 ■ 0,47 ■ 0,9988 = 0,465.

Тогда вероятность правильной проверки пассажира в АСПК составит

РэАСПК = 1 - (1 - 0,96)(1 - 0,9996)3(1 - 0,91)(1 - 0,465) = 0,99.

Вероятность правильной проверки пассажира визуальным способом без применения АСПК определяется по формуле

Рэ = 1 - (1 - РИден)2(1 - Рпд)(1 - Рб.д).

При визуальной идентификации личности вероятность определяется как функция времени:

Риден 1 (1 Риден (^)),

где Риден(£) — вероятность правильного выполнения операций идентификации личностей контролируемых лиц контролером в течение времени несения службы пограничным нарядом по проверке документов, вычисляемая как

Риден(^)визуально = (Рнорм + Рнорм ехр(-¿паскДсл))/2,

составит

Риден визуально

= (0,5 + 0,5 ехр(-548/720))/2 = (0,7 + 0,7 ■ 0,47)/2 = 0,367.

Вероятность правильного распознавания подлинности документов контролируемого лица визуальным способом определяется по следующей формуле:

РПд = 1 - (1 - Рвд(*)),

где Ррп(£) — вероятность правильного выполнения операций распознавания подделок в ПВД контролируемых лиц в течение времени несения службы пограничным нарядом, проверяющим документы, вычисляется по формуле

Рпд(¿)визуально = (Р]ро)рм + Рнорм ехр(-¿паск/^сл))/2

и составляет

Рпд (¿) визуально = (0,7 + 0,7 ехр(-548/720))/2 = 0,514.

Соответственно, Рпд = 0,514.

Вероятность правильной проверки контролируемого лица по базам данных определяется для всех типов проверки одинаково и составляет Рб.д(£) = 0,465.

Вероятность правильной проверки пассажира визуальным способом находим как

Рэ = 1 - (1 - 0,367)2(1 - 0,514)(1 - 0,465) = 0,89.

Вероятность правильной проверки пассажира с применением ПАК МСПВ "Каскад" с универсальным считывателем СПВ-7101Н определяется по формуле

Рэбио = -(1 - Риден)2(1 - Рпд)(1 - Рб.д).

При идентификации личности с применением ПАК МСПВ "Каскад", в состав которого входит универсальный считыватель СПВ-7101Н, вероятность правильной идентификации увеличивается и вычисляется по формуле

Рибдиеон (¿) = Рбио ехр(-^пак/^сл)ехр(-^сл/То)

и составляет

Рибдиеон(¿) = 0,97 ■ ехр(-548/720) ехр(-720/600000) =

= 0,97 ■ 0,47 ■ 0,9988 = 0,455.

Вероятность правильной проверки подлинности документа с использованием технических средств. Вероятность определения подлинности документа при применении технических средств паспортного контроля находим как

Рпбди°(*) = (Рнропрм + 0,03N) ехрНпаскДсл) ехр(-^л/ То) и она составляет

Рппио(¿) = (0,7 + 5 ■ 0,03) ехр(-548/720) ехр(-720/600000) =

= 0,88 ■ 0,47 ■ 0,9988 = 0,399.

Вероятность правильной проверки контролируемого лица по базам данных определяется для всех типов проверки одинаково и составляет Рб.д(^) = 0,465.

Тогда Рэбио = 1 - (1 - 0,455)2(1 - 0,399)(1 - 0,465) = 0,91.

Критерий эффективности применения АСПК вычисляется по формуле

Коиэо = (РэАСПК - Рэ)/РэАСПК

и составляет

Коиэо = (РэАСПК - Рэ)/РэАСПК = (0,99 - 0,89)/0,99 = 0,10.

Изменение вероятности и эффективности обнаружения нарушителя границы при оснащении ППр АСПК по сравнению с использованием ПАК МСПВ "Каскад" с универсальным считывателем СПВ-7101Н определяется как

коэ = (РэАСПК - Рэбио)/РэАСПК = (0,99 - 0,91)/0,99 = 0,08.

Выводы: эффективность служебной деятельности при применении АСПК повышается на 10 и 8 % по сравнению с визуальной проверкой ПВД и проверкой ПВД с применением технических средств паспортного контроля.

Таким образом, предложенная методика, основанная на численной оценке вероятностных показателей применения системы в ППр различного вида, позволяет выполнить объективную оценку эффективности служебного применения системы АСПК.

Следует отметить, что приведенные математические зависимости получены в спектре ограничений и допущений, применимых для выполнения расчетов, не отвечающих требованиям по точности получаемых результатов, предъявляемым к техническим расчетам.

Доработка предлагаемой методики до уровня выполнения технических расчетов может быть положена в основу дальнейших исследований.

Рассматриваемые в статье вопросы, по мнению авторского коллектива, могут быть полезны и интересны для преподавательского состава образовательных учреждений ФСБ России пограничного профиля, а также для адъюнктов и соискателей ученых степеней ПНИЦ ФСБ России при подготовке ими материалов проводимых исследований к опубликованию.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Максим ычев Ю. Н. Методики оперативно-тактических расчетов по оценке эффективности выполнения задач инженерного обеспечения охраны государственной границы: Учеб. пособие для преподавательского состава и слушателей командного факультета пограничных войск. - М.: ВИА им. В.В. Куйбышева, 2002. - 226 с.

2. О т ч е т по НИР "Исследование возможности создания и путей построения автоматической системы паспортного контроля для пунктов пропуска различных видов", шифр "Режим-Ускорение". - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. - 153 с.

3. Пояснительная записка НВРА.425510.001 П1 к эскизному проекту автоматической системы паспортного контроля, разработанному в рамках выполнения ОКР "Создание автоматической системы паспортного контроля для пунктов пропуска различных видов", шифр "Режим-Ускорение". - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. - 154 с.

Статья поступила в редакцию 9.08.2011