МОДЕЛЬ СОСТАВНОГО РА ДИОКАНАЛА ЧЕРЕЗ РЕТРАНСЛЯТОР СВЯЗИ НА БЕСПИЛОТНОМ ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ АППРОКСИМАЦИЮ ЕГО СОСТОЯНИЯ ПОТОКОМ ИМПУЛЬСОВ СОВПАДЕНИЙ СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ПОТОКОВ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.396

DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-62-71

МОДЕЛЬ СОСТАВНОГО РАДИОКАНАЛА ЧЕРЕЗ РЕТРАНСЛЯТОР СВЯЗИ НА БЕСПИЛОТНОМ ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ АППРОКСИМАЦИЮ ЕГО СОСТОЯНИЯ ПОТОКОМ ИМПУЛЬСОВ СОВПАДЕНИЙ СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ПОТОКОВ

НА. Пылаев

В статье представлена разработанная модель составного радиоканала через ретранслятор связи на беспилотном летательном аппарате в отличие от известных моделей учитывает динамику смены состояний составного радиоканала, определяемую влиянием рельефа местности при перемещении наземных подвижных объектов и высотой подъема ретранслятора связи на беспилотном летательном аппарате. С использованием учебных цифровых карт местности и среды имитационного моделирования AnyLogic получены временные реализации случайных импульсных потоков, аппроксимирующих состояния составного радиоканала через ретранслятор связи на беспилотном летательном аппарате и проведен статистический анализ их параметров, позволяющий получить сведения о длительностях пригодного и непригодного состояния радиоканала при различных высотах подъема беспилотного летательного аппарата и параметрах рельефа местности.

Ключевые слова: ретранслятор связи, беспилотный летательный аппарат, связь с подвижными объектами, модель радиоканала, случайный импульсный поток.

Широкое внедрение в тактическое звено управления Вооруженных Сил Российской Федерации автоматизированных систем управления приводит к существенному увеличению информационной нагрузки на каналы связи, что в условиях высоко маневренных боевых действий обусловливает всё большую необходимость использования каналов дециметровой радиосвязи, обеспечивающих необходимую пропускную способность. В то же время другой характерной особенностью современных боевых действий является их широкий пространственный размах и наличие подразделений, действующих в отрыве от основных сил. Указанные обстоятельства приводят к тому, что наземные средства радиосвязи, работающие в диапазоне дециметровых волн, не позволяют обеспечить необходимую дальность связи, что в свою очередь определяет необходимость применения в тактическом звене управления ретрансляторов связи (РС) на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА).

Проведенные с участием Военной академии связи испытания подтвердили эффективность использования БПЛА в качестве носителей ретрансляторов связи, однако показали, что при организации радиоканалов дециметрового диапазона существенное влияние на их функционирование при перемещении наземных подвижных объектов (ПО) оказывает рельеф местности. В отдельные промежутки времени, когда подвижный объект находится в зоне затенения, создаваемой формой рельефа местности, уровень затухания радиосигнала в радиоканале между беспилотным летательным аппаратом и наземным ПО увеличивается до практически непреодолимой величины, что приводит к прерываниям связи и негативно сказывается на эффективности функционирования составного радиоканала через РС на БПЛА.

Анализ опубликованных по теме исследования работ показывает, что вопросам применения РС на БПЛА уделяется достаточно много внимания [1-4]. Однако в указанных работах недостаточно исследованы вопросы влияния на эффективность функционирования составных радиоканалов через РС на БПЛА трехмерных координат местоположения БПЛА и рельефа местности при перемещении наземных подвижных объектов.

Таким образом, сложилось противоречие между необходимостью оценки эффективности функционирования составных радиоканалов через РС на БПЛА при обеспечении связи с наземными подвижными объектами и отсутствием научно-методического аппарата, позволяющего в достаточной мере учитывать влияние указанных факторов.

Под составным радиоканалом через ретранслятор связи на беспилотном летательном аппарате в работе понимается радиоканал, обеспечивающий передачу сообщений между двумя наземными подвижными объектами через ретранслятор связи на беспилотном летательном аппарате и состоящий из двух интервалов:

- радиоканала между первым подвижным объектом и ретранслятором связи на БПЛА (радиоканал ПО1 - РС на БПЛА);

- радиоканала между ретранслятором связи на БПЛА и вторым подвижным объектом (радиоканал РС на БПЛА - ПО2).

Структура составного радиоканала через ретранслятор связи на БПЛА представлена

на рис. 1.

Рис. 1. Структура составного радиоканала через РС на БПЛА

Как отмечалось выше, в отдельные промежутки времени, когда наземный подвижный объект находится в зоне затенения, создаваемой формой рельефа местности, уровень затухания радиосигнала в соответствующем интервале составного радиоканала увеличивается до практически непреодолимой величины, что приводит к прерываниям связи. Таким образом, радиоканал между подвижным объектом и ретранслятором связи на БПЛА представляет собой канал прерывистой связи.

Динамика функционирования канала прерывистой связи описывается последовательной сменой состояний [5, 6]: пригодного для передачи информации с заданной достоверностью ^прг и непригодного состояния радиоканала { с длительностями тпр{ и тнпр{, соответственно.

Длительности тпр{ и тнпр{ являются случайными величинами с одномерными плотностями распределения ш(хпр) и ш(хнпр) вид и значения параметров которых определяются

рельефом местности при перемещении наземных подвижных объектов и трехмерными координатами местоположения РС на БПЛА.

Целью построения модели является определение статистических характеристик длительностей состояний составного радиоканала через ретранслятор связи на беспилотном летательном аппарате (ПО1 - РС на БПЛА - ПО2).

На вербальном уровне задача разработки модели составного радиоканала через РС на БПЛА, обеспечивающей аппроксимацию его состояния потоком импульсов совпадений случайных импульсных потоков, может быть декомпозирована в следующем виде:

- построение аналитической модели радиоканала между подвижным объектом и ретранслятором связи на беспилотном летательном аппарате, обеспечивающей аппроксимацию его состояния случайным импульсным потоком (ПО1 - РС на БПЛА, РС на БПЛА - ПО2);

- построение аналитической модели, составного радиоканала через ретранслятор связи на беспилотном летательном аппарате, обеспечивающая аппроксимацию его состояния потоком совпадений случайных импульсных потоков (ПО1 - РС на БПЛА - ПО2);

- проведение вычислительного эксперимента для определения исходных данных;

- построение имитационной модели составного радиоканала через ретранслятор связи на беспилотном летательном аппарате, обеспечивающая аппроксимацию его состояния потоком совпадений случайных импульсных потоков.

Аналитическая модель изменения состояний радиоканала между наземным подвижным объектом и РС на БПЛА представляет собой случайный импульсный поток Х(0 с длительностями импульсов тпр г, соответствующими интервалам времени, на которых уровень сигнала в точке

приема Р > Рпор, и паузами тнпр { между ними, соответствующими интервалам времени, на которых уровень сигнала в точке приема Р < Рпор (рис. 2).

Р(г)

Х(0

Рис. 2. Математическая модель изменения состояний радиоканала между наземным

подвижным объектом и РС на БПЛА

Модель изменения состояний радиоканала между подвижным объектом и ретранслятором связи на БПЛА в виде случайного импульсного потока представляет собой поток взаимно неперекрывающихся во времени прямоугольных импульсов, когда

Т = г, - г,>%^ (1)

где Т7 - интервал времени между моментами появления смежных импульсов, г, - момент появления 7-го импульса, т, - длительность 7-го импульса.

При моделировании радиоканала между наземным подвижным объектом и РС на БПЛА с помощью случайного импульсного потока форма и амплитуда И, импульсов, по сути, не имеют принципиального значения и могут быть выбраны произвольно. Условимся считать форму импульсов прямоугольной, а амплитуду И, равной единице. Основными параметрами потока при решении данной задачи являются длительность импульсов и пауз между ними.

Математические ожидания длительности тпр, импульса и длительности тнпр, паузы

стационарного импульсного потока Х(г) соответственно, равны

тпр = | тпрю(тпр¥т;

т =

^нпр

I ^прЮ^нпр)^

где ш( % пр) - плотность распределения случайной величины % пределения случайной величины %

пр г'

®(т нпр) - плотность рас-

нпр 7 •

Исходными данными для моделирования случайных импульсных потоков являются плотность распределения ®(% ) длительностей импульсов и плотность распределения

®( % нпр) пауз между ними.

В настоящее время принято считать [5, 7], что плотности распределения ®(% ) и

®(% нп ) аппроксимируются экспоненциальными зависимостями вида:

1

ю(0 ==- ехР(^згр);

-пр

пр 1

пр

т

(2)

Ю(тнпр) = ехР(^1Тп£).

"нпр

"нпр "нпр

Параметрами этих плотностей распределения вероятностей являются среднее значение длительности тпр пригодного состояния канала и среднее значение длительности тнпр непригодного состояния канала.

Р

г

т

X

пр 7

г

Аналитическая модель изменения состояний составного радиоканала через ретранслятор связи на БПЛА представляет собой поток X^ (/) импульсов совпадений двух случайных импульсных потоков:

- Х\((), характеризующего состояние радиоканала ПО1 - РС на БПЛА, с длительностями импульсов т1пр у и пауз т1 нпр у;

- Х2О характеризующего состояние радиоканала РС на БПЛА - ПО2, с длительностями импульсов т2пр у и пауз т2 нпр у.

Длительности импульсов совпадений пр у соответствуют длительностям пригодных

для передачи сообщений с требуемой достоверностью состояний составного радиоканала, а длительности пауз нпр у - длительностям непригодных состояний.

Формирование потока импульсов совпадений двух случайных импульсных потоков представлено на рис. 3.

и с

Рис. 3. Формирование потока импульсов совпадений

Для решения поставленной задачи нас будет интересовать процесс совпадения импульсов ряда стационарных (в широком смысле) и независимых потоков каждый из которых удовлетворяет требованию (1).

Будем полагать, что математические ожидания длительностей пригодного для передачи сообщений и непригодного состояний радиоканалов ПО1 - РС на БПЛА и РС на БПЛА -ПО2 существуют и определяются выражением (2).

Совпадение двух и более импульсов условимся считать состоявшимся, если их длительности перекрываются хотя бы частично. Импульс, образованный в результате перекрытия во времени импульсов заданного числа потоков, будем называть импульсом совпадения.

Решение задачи о совпадении импульсов ряда стационарных (в широком смысле) и независимых потоков может быть найдено на базе следующей математической модели, предложенной в [8].

В работе [8] рассматривается процесс совпадения импульсов ряда стационарных (в широком смысле) и независимых потоков Xк(/) (5 = 1, 2, 3,...,п), каждый из которых удовлетворяет требованию (1).

В [8] представлены выводы средней продолжительности Тпт и средней частоты цп т

следования импульсов потока совпадений.

В случае, когда т = п, но длительности импульсов потоков Xк (/) являются случайными, средняя длительность импульсов будет определяться выражением

Тп,п =

1

ч"1

^ к=1 Тк пр )

65

а средняя длительность пауз выражением

- (п 1 4-1

ти,0 = £ =-

^ к=1 тк нпр )

На базе представленной модели разработана аналитическая модель составного радиоканала через ретранслятор связи на БПЛА, позволяющая определить длительность пригодного и непригодного состояния канала.

В большинстве случаев плотности распределения ш(тпр) и ш(тнпр) аппроксимируются экспоненциальными зависимостями вида (2). Параметрами этих плотностей распределения являются среднее значение длительности т"пр пригодного состояния канала и среднее значение длительности тнпр непригодного состояния канала.

Поскольку в настоящее время отсутствуют какие-либо экспериментальные данные, подтверждающие экспоненциальное распределение длительностей пригодного и непригодного состояний, для их получения был проведен вычислительный эксперимент с использованием цифровых карт местности.

Вид эксперимента: вычислительный эксперимент с использованием учебной цифровой картографической модели участка местности.

Объект эксперимента: радиоканал между наземным подвижным объектом и ретранслятором связи на БПЛА.

Предмет эксперимента: длительность пригодных и непригодных для передачи сообщений состояний радиоканала между наземным подвижным объектом и ретранслятором связи на БПЛА, определяемые влиянием рельефа местности на распространение радиоволн и высотой положения БПЛА.

Цель эксперимента: получение оценки параметров распределения длительностей пригодного и непригодного для передачи сообщений состояний радиоканалов между наземными подвижными объектами и РС на БПЛА для подготовки исходных данных для моделирования потока совпадений случайных импульсных потоков, аппроксимирующего состояния составного радиоканала через ретранслятор связи на БПЛА.

Гипотеза эксперимента: распределение длительностей пригодного и непригодного для передачи сообщений состояний радиоканалов между наземным ПО и РС на БПЛА имеет функцию распределения вероятностей, параметры которой находятся в конкретных интервалах величин.

Методы анализа: математическая статистика.

Программа эксперимента: эксперимент проводился в два этапа. На первом этапе осуществлялся сбор статистических данных о протяженностях маршрутов движения ПО в зонах видимости и зонах затенения относительно РС на БПЛА. После чего производился расчет временных интервалов нахождения ПО объекта в указанных зонах, значения которых соответствуют длительностям пригодного и непригодного состояния радиоканала. На втором этапе осуществлялась обработка первичного статистического материала, оценка параметров распределения и построение статистического ряда в виде гистограмм.

Для проведения эксперимента использовалась учебная цифровая картографическая модель участка местности размером 297^271 км со среднепересеченным рельефом местности.

Для упрощения проведения эксперимента были введены следующие допущения:

— БПЛА барражирует в достаточно малом относительно рассматриваемого участка местности районе, что позволяет считать координаты его местоположения постоянными;

— при распространении электромагнитных волн на интервале ПО - РС на БПЛА отсутствует дифракция на естественных препятствиях местности [9], поэтому состояние радиоканала между подвижным объектом и ретранслятором связи на БПЛА определяется наличием или отсутствием оптической видимости между корреспондентами;

— подвижные объекты перемещаются равномерно со скоростью 10 м/с.

В результате эксперимента получены гистограммы (рис. 4) и числовые характеристики случайных величин ^щ,, т1нпр, т2пр , т2 нпр (табл. 1) для различных высот подъема БПЛА.

йэоооооооооо

МОГ^А'ЩМОМ^ЮЮП ( го (£> Г*-» о н N т Л

400 350 300 250 200

150 100

■Я-РГЧ"

ООО ООО о о о о о о о

Ш 00 О Г^чГтССООГуГчГШОйО

Н ГП т- -I I"- С4 ( - —' Г\; ГС Щ

б

800 600 доо 200

оооооооооооо

ГЪ ЧТ ьЛ 1Л Г*. <Т\ О

в г

Рис. 4. Гистограммы длительностей для Нбпла = 1000 м (ось абсцисс - интервалы значений

случайной величины, ось ординат - частота события): а - Т^щ,; б - Т2пр; в - Т1нпр;

г - Т

2 нпр

а

Таблица 1

Результаты эксперимента_

^БПЛА, м Числовые характеристики случайных величин

статистическое среднее т, с среднеквадратич. отклонение с

Т1пр Т2пр Т1 нпр Т2 нпр Т1пр Т2пр Т1 нпр Т2 нпр

100 217,8 218,2 211,3 220,3 324,3 366,2 320,6 369,7

500 343,5 344,6 65,6 66,3 528,7 528,7 156,0 159,5

1000 480,6 484,6 39,1 36,4 820,8 810,2 60,8 57,3

5000 611,4 607,5 18,7 18,2 1344,3 1306,8 20,1 19,9

Анализ полученных результатов показывает, что распределения длительностей пригодных и непригодных для передачи сообщений состояний радиоканалов между наземными ПО и РС на БПЛА имеют близкий к экспоненциальному вид, а значения параметров распределений находятся в конкретных интервалах. При увеличении высоты подъема РС на БПЛА со 100 до 5000 м среднее значение длительности пригодного состояния радиоканала между РС на БПЛА увеличивается в 2,8 раза, среднее значение длительности непригодного состояния уменьшается в 11 раз.

Разрабатываемую модель составного радиоканала через ретранслятор связи на беспилотном летательном аппарате в дальнейшем планируется использовать для расчета вероятностно-временных характеристик передачи сообщений по составным радиоканалам через РС на БПЛА. Полученные аналитические модели составного радиоканала, позволяет получить выражения для математического ожидания длительностей пригодного и непригодного состояний радиоканала. Однако использование данной модели в основе методики оценки вероятностно-временных характеристик передачи сообщений затруднительно.

В рамках решения поставленной научной задачи была разработана программа для частного решения задачи о совпадении импульсов случайных импульсных потоков, лежащая в основе имитационной модели.

Разработанная программа для частного решения задачи о совпадении импульсов случайных импульсных потоков предназначена для формирования и изучения статистических свойств потока импульсов совпадений, сформированного на основе совпадений импульсов заданного количества случайных потоков.

В модели предусмотрена возможность статистического анализа потока совпадений, построения гистограммы распределения, получения функции и параметров распределения.

Имитационная модель реализована на программном продукте AnyLogic PLE 8.2.3.

Логическая блок-схема модели представлена на рис. 5.

Формирование заданного количества случайных импул потоков

Формирование потока импульсов совпадений

и

X

Статистический анализ потока совпадений

Конец

Рис. 5. Логическая блок-схема модели

В блоке 1 осуществляется ввод исходных данных: количество потоков, законы распределения и значения параметров длительностей импульсов и пауз потоков, либо вводятся табличные статистические данные из документа * хЬ.

В блоке 2 происходит формирование заданного количества потоков Xк (t) с заданными математическими ожиданиями длительностей импульсов Тк пр и пауз тк нпр.

В блоке 3 осуществляется формирование потока совпадений импульсов по правилу перемножения значений амплитуд каждого потока в 7-й момент времени:

Уп (Ь) = \\хк (Ь) (3)

к=1

Поскольку значения амплитуд импульсов потоков равны 1, а в момент отсутствия импульса значение амплитуды равно 0, то из выражения (3) видно, что формируемый поток совпадений Уп (^7) = 1 только в тех случаях, когда значения амплитуд всех Хк (^ ) потоков равны

1. В остальных случаях значение амплитуды потока Уп (ti) = 0.

В блоке 4 осуществляется фиксация моментов времени появления и прекращения импульсов случайных импульсных потоков, вычисление значений длительностей импульсов и пауз и их статистический анализ.

В блоке 5 происходит вывод полученных результатов. Вывод результатов осуществляется в виде временной реализации случайных импульсных потоков и в виде гистограмм длительностей импульсов и пауз потоков.

На рис. 6 представлена временная реализация случайных импульсных потоков.

На рис. 7 представлены выводимые гистограммы распределений.

Результаты моделирования для исходных данных, полученных в ходе вычислительного эксперимента, представлены в табл. 2 (здесь КИД - коэффициент исправного действия).

Таблица 2

Результаты моделирования _

Исходные данные Результаты моделирования: составной радиоканал ПО1 - РС на БПЛА - ПО2

ЙБПЛА, м радиоканал ПО1 - РС на БПЛА радиоканал РС на БПЛА - ПО2

т1пр,с т, с 1 нпр' КИД т2пр,с Т2 нпр,с КИД ТЕ пр,с Тг с Е нпр' КИД

100 217,8 211,3 0,51 218,2 220,3 0,49 103,2 355,1 0,22

500 343,5 65,6 0,83 344,6 66,3 0,83 176,3 69,6 0,71

1000 480,6 39,1 0,92 484,6 36,4 0,93 246,3 43,4 0,84

5000 611,4 18,7 0,97 607,5 18,2 0,97 307,3 19,4 0,94

Временные реализации случайных импульсных потоков В нши (i

0.5 ■ 0 -1 0.5 ■ i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 80 80 80

i i i i i i : i i i i i i i i i i i i i 1 1 1 1 1 1 1 ! 1 1 1 1 1 1 1 1 1 i 1 1 1 1 1 1

80 500 520 5 — Импульсный поток 1 40 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 7

i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 1 1 1 1 1 1 1 1 1

: i i i i i i i i :::::: i i i i i i i i i i i i i i i i i i 1 1 1 1 1 1

S0 5 — Импульс nj 520 560 580 600 620 660 680 706 720 74) 760 7 ный поток 2

0.5 - о - i i i i i i i i i iiii i i i i i i i i i i i i . _ ( 1 l 1 lili lili lili 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

50 500 5 — Поток совпадений 20 5 «И 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 7

Рис. 6. Временные реализации случайных импульсных потоков

Статистический анализ случайных импульсных потоков

-JL

ь Гистограмма длительностей импульсов

1,500 2,0 СО

L Стат истикаИмпП оток L 27*38 úisnñ [l_sajj. СоеЛ1ве=б0.733

ь Гистограмма длительностей пауз

1,ЯЮ 2,000

Q!. Ста ти стикаПа уаПо то к 3

27.439 язлеаепий 13-3511. Ceeai«=«LJQ7

II..

—¡--

I

к Гистограмма длительностей импульсов

&■

1£Н

Стат иетикаИмпП оток2 27ДМ измерен «й [1_£3в]. Cp4»iee=S

ь Гистограмма длительностей пауз

Ф

1..Е00 2,000

Ста ти стикаПа узПо то к2 27.3Й1 и intsjamи [1.577] Среднее=61375

|| Гистограмма длительностей импульсов

Ь Гистограмма длительностей пауз

Рис. 7. Гистограммы распределений длительностей импульсов и пауз случайных импульсных потоков

Анализ полученных результатов показывает, что при увеличении высоты подъема РС на БПЛА со 100 до 5000 м среднее значение длительности пригодного состояния составного радиоканала через РС на БПЛА увеличивается в 2,6 раза, среднее значение длительности непригодного состояния уменьшается в 17,4 раза. Коэффициент исправного действия составного радиоканала увеличивается в 4,2 раза.

Таким образом, разработанная модель составного радиоканала через ретранслятор связи на беспилотном летательном аппарате, обеспечивающая аппроксимацию его состояния потоком импульсов совпадений случайных импульсных потоков позволяет оценить эффективность функционирования составного радиоканала при перемещении наземных подвижных объектов.

Новизна разработанной модели заключается в том, что в отличие от известных моделей, учитывает динамику смены состояний составного радиоканала, определяемую влиянием рельефа местности при движении наземного подвижного объекта и высоты подъема беспилотного летательного аппарата.

В дальнейшем планируется использование разработанной модели в основе методики оценки вероятностно-временных характеристик передачи сообщений по составным радиоканалам через ретрансляторы связи на беспилотных летательных аппаратах, позволяющей учитывать при расчете времени доставки сообщения новые факторы: трехмерные координаты местоположения ретранслятора связи на беспилотном летательном аппарате и влияние рельефа местности при перемещении наземных подвижных объектов.

Список литературы

1. Дмитриев В. И. Частный случай определения времени доставки сообщения в системе управления войсками и оружием // 71-я Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная Дню радио. Труды конференции. СПб., 2016. С. 104-105.

2. Милый Д. В. Общий подход к расчету траекторий полета низколетящих ретрансляторов связи на беспилотных летательных аппаратах // Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях. Труды VI межвузовской научно-практической конференции. СПб, 2021. С. 183-187.

3. Милый Д. В. Определение зоны оптического поиска наземного подвижного объекта с борта БПЛА // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2016. № 1. С. 7885.

4. Галимов А. Ф. Методика расчета энергетических параметров зоны обслуживания станцией радиодоступа, размещенной на беспилотном летательном аппарате // Проблемы управления рисками в техносфере. 2017. № 1 (41). С. 85-93.

5. Семисошенко М.А. Управление автоматизированными сетями декаметровой связи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки: монография. СПб.: ВАС, 1997. 364 с.

6. Килимник Ю.П., Лебединский Е.В., Прохоров В.К. Адаптивные автоматизированные системы военной радиосвязи. СПб.: ВАС, 1978. 284 с.

7. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщения. 2-е изд. М.: Советское радио, 1970. 728 с.

8. Седякин Н.М. Элементы теории случайных импульсных потоков. М.: Сов. радио, 1965.263 с.

9. Кочержевский В.Д. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. M.: Горячая Линия-Телеком, 2007. 531 с.

Пылаев Николай Алексеевич, адъюнкт, radionik16@,yandex. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи

MODEL OF COMPOSITE RADIO CHANNEL THROUGH COMMUNICATION RETRANSMITTER ON UNMANNED AERIAL VEHICLE, WHICH PROVIDES AN APPROXIMATION OF ITS STATE BY PULSES COINCIDENCES SEQUENCE OF RANDOM PULSE SEQUENCES

N.A. Pylaev

This article describes composite radio channel through communication retransmitter on unmanned aerial vehicle during the movement of ground-based mobile objects is an intermittent communication channel. Its convenient mathematical model is a random pulse sequence. The parameters of this random pulse sequence depend on the terrain parameters and the lifting height of the unmanned aerial vehicle. Time realizations of random pulse sequences, which provides an approximation states of composite radio channel through communication retransmitter on unmanned aerial vehicle has been obtained with digital maps of the area and simulation modeling tool AnyLogic. Statistical analysis of the parameters of random pulse sequences has been conducted. The results of the statistical analysis gave information about the duration of the suitable and unsuitable state of the radio channel at different lifting height of the unmanned aerial vehicle and terrain parameters.

Key words: communication retransmitter, unmanned aerial vehicle, communication with mobile objects, radio channel model, random pulse sequence.

70

Pylaev Nikolay Alexeyevich, postgraduate, radionik16@yyandex. ru, Russia, Saint-Petersburg, Military Telecommunications Academy

УДК 004.42; 519.85

DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-71-76

ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАСПАРАЛЛЕЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

ЭСТАФЕТ

И.Ю. Гладких, АН. Привалов

В статье приведено описание логических элементов разработанной системы по распараллеленному моделированию эстафет - программная реализация распараллеленного моделирования эстафет на языке C++ с элементами MPI. Описаны структуры входных и выходных данных, принципы распределения нагрузки вычислений. Показаны результаты практических замеров ускорения параллельного решения.

Ключевые слова: компьютерное моделирование, теория игр, эстафета, информатика, параллельное программирование, MPI, C++

Многие процессы человеческой деятельности имеют характер конкурентной борьбы подходящие под модель теории игр Эстафета. Такие процессы обусловлены наличием четко заданных стартовых условий (позиций) участников этой борьбы и позиции победителя, т.е. набора условий, при достижении которых одного из или нескольких участников можно считать победителями в таком противостоянии. Причем процесс достижения конечных условий из стартовых для каждого участника можно разбить на независимые стадии или этапы[8].

Очевидным образом участники конкурентной борьбы, хотят иметь оценку рисков участия в борьбе, а также иметь возможность прогнозировать результаты использования различных стратегий в такой борьбе. Однако данные процессы достаточно сложны и по своей природе имеют элемент случайности в виду чего обработка лишь математическим аппаратом таких задач трудозатратна, вычислительные эксперименты опять же в силу природы моделируемых процессов нуждаются в многократном повторении для сбора статистических данных. Получаем ситуацию, когда надо провести такое множество экспериментов, чтобы анализ их результатов в множестве своем был, с точки зрения статистики, достаточно верным. Рассмотрим программную реализацию решения этой задачи в параллельной парадигме программирования с помощью языка C++ и MPI. MPI выбран как общее решение для мультикомпьютерных систем, которое при необходимости сможет включить в себя прочие решения для много процессорный и многоядерных архитектур.

Не вдаваясь в подробности в принципы формализации задачи и получения исходных данных обратимся лишь к структуре входных данных показанных на Рис. 1.

4 Kunmiuu пропв > Пикш игрой

V1 ТДГМИР! I 1Н1ГТТ11ШР ТПфПЫ ППТ ^ПТТГ 1Ч]1ЧИ

Рис. 1. Структура входных данных программы