CC BY
21
ствами) функции защиты: идентификацию и аутентификацию пользователей; разграничение доступа к ресурсам; регистрацию событий; криптографические преобразования; проверку целостности системы; проверку отсутствия вредоносных программ; программную защиту передаваемой информации и каналов связи; защиту системы от наличия и появления нежелательной информации; создание физических препятствий на путях проникновения нарушителей; мониторинг и сигнализацию соблюдения
правильности работы системы; создание резервных копий ценной информации [8].
Вработе рассматриваются подходы к оценке надежности ИС с использованием вероятностной теории надежности и посредством аппарата теории нечетких множеств.Определены основные принципы нечеткого анализа надежности.
Проведен обзор основных угроз безопасности ИС и рассмотрены мероприятия по их предотвращению.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федеральный закон от 27.07.2006 N 149-ФЗ (ред. от 18.12.2018) «Об информации, информационных технологиях и о защите информации».
2. ГОСТ 33707-2016 (ISO/IEC 2382:2015)Информационные технологии (ИТ). Словарь. - Введ. 201709-01. - М.: Стандартинформ, 2016. - 25 с.
3. ГОСТ Р 50.1.056-2005. Техническая защита информации. Основные термины и определения. - Введ. 2006-06-01. - М.: Изд-во стандартов, 2006. - 16 с.
4. ГОСТ 24.701-86 Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения. - Взамен ГОСТ 24.701-83; введ. 1987-07-01. - М.: Стандартинформ, 2009. - 12 с.
5. Надежность информационных систем: учебное пособие / Ю.Ю. Громов, О.Г. Иванова, Н.Г. Мосягина, К.А. Набатов. - Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. - 160 с.
6. Шубинский, И.Б. Структурная надежность информационных систем. Методы анализа / И.Б. Шубин-ский. - М.: «Журнал Надежность», 2012. - 216 с.
7. Ротштейн, А.П. Нечеткая надежность алгоритмических процессов / А.П. Ротштейн, С.Д. Штовба. -Винница: Континент-ПРИМ, 1997. - 142 с.
8. ГОСТ Р 50922-2006. Защита информации. Основные термины и определения. - Введ. 2008-02-01. -М., 2008. - 8 с.
9. Гафнер, В.В. Информационная безопасность: учеб. пособие / В.В. Гафнер. - Ростов на Дону: Феникс, 2010. - 324 с.
10. Алексеев, Д.М. Классификация угроз информационной безопасности / Алексеев Д.М., Иваненко К.Н., Убирайло В.Н. // Символ науки: ООО «ОМЕГА САЙНС», 2016. - №9-1(21). - С. 18 - 20.
УДК 519.65:621.3014.4
Папко А.А., Скаморин Д.А., Недопекин Н.В.
АО «Научно-исследовательский институт физических измерений», Пенза, Россия
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА ВАРИАЦИЙ И ОТКЛОНЕНИЙ АЛЛАНА ДЛЯ АНАЛИЗА СЛУЧАЙНЫХ ОШИБОК, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ, ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ)
Точность ИНС со временем ухудшается из-за комбинации различных типов источников дрейфов -шумов, нестабильности смещения нуля, нестабильности масштабного коэффициента. Ошибки, накопленные при интегрировании инерциальных данных согласно алгоритму навигации, могут в достаточно короткое время привести к отклонению навигационного решения от «истинного» значения.
Для уменьшения роста навигационных ошибок необходима информация и моделирование ожидаемых ошибок инерциальных компонентов. Для решения поставленной цели перспективным методом определения дрейфа и шумовых характеристик является использование метода вариаций Аллана, позволяющего оценивать случайную ошибку дрейфов, как функцию времени осреднения [1-4] .
Отличительной особенностью метода Аллана является обеспечение возможности классификации различных шумовых компонент по наклонам записи отклонений Аллана [2].
Процедура получения вариаций и дисперсии Аллана заключается:
1) в получении массива измерений выходного сигнала датчика определенной длительности т, полученного путём дискретизации с определенным периодом To.
2) в представлении полученных данных в виде графика с осями в логарифмическом масштабе. При этом по оси абсцисс откладывается десятичный логарифм среднего времени т=п^, а по оси ординат десятичный логарифм отклонений Аллана в единицах измеренной угловой скорости при ее отсутствии на входе датчика (дрейф нуля). Далее по анализу наклонов различных участков кривой отклонения Аллана судят о присутствии всевозможных составляющих погрешностей инерциальных компонентов -акселерометров и гироскопов.
В зависимости от наклона кривой Аллана разделяют как минимум 5 участков с разными наклонами:
1. шум квантования Qс наклоном минус 1dB;
2. случайное блуждание угла N или ARNс наклоном минус 1/2dB;
3.
0dB;
4.
+ 1dB;
5.
нестабильность смещения нуля B наклоном случайное блуждание скорости K с наклоном
нарастание скорости Rс наклоном +1dB;
В промежутке между наклоном минус 0,5dB и 0dB могут наблюдаться экспоненциально-коррелированный (марковский) шум q и синусоидальный шум, оказывающие незначительное влияние на общую сумму шумов [2].
Сущность метода вариаций Аллана состоит в вычислении дисперсии соседних отклонений выходного сигнала. Метод оперирует понятием групп последовательных дискретных значений случайной величины ш(тО, формируемых из массива измерений
п
тах •
Указанный
массив п„
делится на группы mi,
число которых определяется по формуле:
где щ - размер одной группы, который выбирается в интервале осреднения измеренных значений из ряда [ 1, 2 , 22, 23, 24, ...217].
Согласно [3] точность определения параметров случайного процесса зависит от длины записи.
Длительность интервала осреднения т определяется по формуле:
щ
= "iT" = П; • T,
т = — = п< Fp
где Fp, Tp -
ветственно.
Вычисление отклонений Аллана ох(т) по формуле:
p
частота и период дискретизациисоот-
проводится
аА(т) =
1
2 (mi - 1)
Jlßfi) m+1 m
где ш(т)т+1, <о(т)т - средние значения случайной величины в двух соседних группах т.
т, =
1
Согласно [1], [4] и практике разработки и эксплуатации инерциальных компонентов, практической значимостью отличаются дисперсии шумов N и B с размерностями и °/ч соответственно.
На основе изложенного предлагается следующий алгоритм вычисления характеристик Аллана на основе массива полученных данных.
1. Определяется фактическое значение смещения нуля, приведенное к входу, для каждого измерения, в [0/с]
ь ■
(1)
3. Определяется среднее значение выходного сигнала в каждой т±-ой группе данных по формуле
й(т)т = 1ГЛ^ (3)
4. Определяется среднеквадратическое отклонение данных для каждого разбиения на ш± групп.
OkMi =
2(m;-1)
(4)
b - = ь-ф±
где Ко - значения коэффициента преобразования датчика.
2. Определяется количество групп данных
(2)
щ
где Птах - принятое общее количество значений, измеренных за 17 мин или 1020 с. При длительности опроса То=2-10-3 [с], Шах=510-103 или 5-105;
п± - количество значений в интервале времени осреднения, которое выбирается из ряда:
[ 1, 2 , 22, 23, 24, ..., 217]. В данном случае П±=210=512, т±=9 9 6
Значение случайного блуждания угла N, приведенное к входу, Оа, определенное через 1 с после начала записи в °/^ч
Оа(Ю=60-Оа (5)
5. Определяется значение случайного дрейфа смещения нуля В, в 0/ч по минимальному значению Оа
Оа(вП = 3 60 0'Оат±щ (6)
где j = 1, 2
6. Определяется значение случайного дрейфа смещения нуля от запуска к запуску
Оав=Оав1-Оав2 (7)
На рисунке 1 представлено графическое изображение отклонения Аллана.
Рисунок 1 - Графическое изображение отклонений Аллана, определенное для макета ВТГ Oan(ARW)=16'10-5-60 = 0, 0096 0/^ч Ов=22-10-6-3600 = 0, 07 9 0/ч Через 100 с осреднения Оюо=Ов=0 , 07 9 0/ч
Полученные результаты могут быть использованы при исследованиях и изготовлении инерциальных компонентов - акселерометров и гироскопов различного типа, т.к. представляют собой общую квалификационную и достоверную сравнительную оценку, независимую от типов и методов построения приборов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Д.У. Аллан. Вариации Аллана: История создания, преимущества и недостатки, основные области применения. Статья по докладу на круглом столе XXII Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам, 2015г.
2. Allan D.W., Barnes J.A. modified "Allan variance" with increased oscillator characterization ability. Proc. 35 Ann. Freg. Contr. Symp., May 1981.
3. HEEE Standart Specification Format Guide and Test Procedure for Single-Axis Interferometric Fiber Optic Gyros.
4. А.В. Михеев. Разработка и применение модели шумов датчиков первичной информации при математическом моделировании работы бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Вестник Саратовского государственного технического университета № 1(38), 2009.
5. Xin Zhang, Jong Li, Peter Mumford, Chris Rizos Allan Variance Analysis on Error Characters of MEMS Inercial Sensors for FPGA-based GPS/INS System. Университет Нового Южного Уэльса, Австралия.
6. С.Г. Кучерков, Д.И. Лычёв, А.И. Скалон, Л.А. Чертков. Использование вариации Аллана при исследовании шумовых характеристик микромеханического гироскопа. Гироскопия и навигация.
7. Siraya T.N. Comparison of Uncertainty Estimates: Allan Variance and Sample Variance // Measurement 2001, 3 International Conf. of Measurement. Smoleniee, Slovak Republic, 2001, pp24.
8. Матвеев В.В. Инерциальные навигационные системы. Тула, 2012.
1
