Оценка общей эффективности автоматизированной системы управления движением судов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

банка данных (рис. 3), относящихся к складированию грузов в морских и речных портах.

Список литературы

1. Трояновский Я. Концепция построения автоматизированных систем управления движением судов в районе водных путей и судоходства Нижней Одры. // Междунар. межвуз. сб. науч. тр. - СПб.: Судостроение, 2006. - № 7. - С. 157-160.

2. Трояновский Я. Структура системы управления движением судов в районе Нижней Одры в организованной и технологическом аспектах. // Там же. - С. 160-163.

3. Арефьев И.Б., Трояновский Я. Проблемы речного транспорта Польши в условиях создания единой глубоководной транспортной системы Европы. // Морской флот. - 2007. -№ 3. - С.81-85.

4. Арефьев И.Б., Трояновский Я. Автоматизация судопро-пуска на внутренних водных путях. - СПб.: Система, 2007.

ОЦЕНКА ОБЩЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДОВ

Фам Ки Куанг, Ю.Г. Вишневский, к.т.н. (Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций)

Эффективность работы сложной системы, в том числе и автоматизированной системы управления движением судов (АСУДС), оценивают с помощью показателей или критериев, которые являются числовыми характеристиками. Критерий электромагнитная защищенность информационных каналов (ЭМЗИК) представляет собой одну из таких числовых характеристик - Кэмз (см.: Вишневский Ю.Г., Сикарев А.А. Поля поражения сигналов и электромагнитная защищенность информационных каналов в АСУДС - СПб: Судостроение, 2006).

От ЭМЗИК, определяющей и электромагнитную эффективность АСУДС, в определенной степени зависит своевременность прохождения сообщения в системе, определяемая вероятностью Рсв, и достоверность приема сообщений.

Системный подход в оценке эффективности требует, чтобы сравнение систем проводилось не по отдельно взятым параметрам, а по совокупности параметров в целом.

При выборе показателей качества системы учитываются показатели, в наибольшей степени характеризующие качество системы.

Если выполняются требования независимости, однородности и нормированности, то единственным обобщенным показателем качества (ОПК), сохраняющим отношение предпочтения, является:

0=

р=3

Ха(-а,)« (8)

1=1

(1)

где 0<а<~ - показатель степени; aj - весовой коэффициент показателя качества ^ системы 8.

Оценка влияния ЭМЗИК на своевременность основывается на представлении радиолиний (линий радиосвязи и местоопределения) как систем с отказами, способных восстанавливаться. Формула для коэффициента надежности, то есть для вероятности своевременной передачи ,-го сообщения, может быть записана следующим образом:

Рсвл=Ра™рл<едопл)=[КэМз +Кпе-(1+")1] е-11допЛ, (2) где Кп - коэффициент простоя радиолинии; 1 -интенсивность отказов; ^ - интенсивность восста-

перепишем формулу в сле-

1 доп.,

новления; 1 - время безотказной работы системы и момент начала воздействия взаимных помех; 1доп - допустимое время прохождения информации в системе.

Так как Кп=1-Кэ1 дующем виде:

Рсв.,= [Кэмз +(1-Кэмз) . (3)

Вычисляя Кэмз с использованием поля поражения сигнала [1] и получая значения Кэмз= =0,4^1,0, можем определить у (см. табл.) и тогда, например, при ^=2, получаем величину 1 и Рсвоевр. В таблице представлены результаты расчетов при 1=1 и при различных 1доп. По результатам расчетов на рисунке 1 построены графики зависимостей

Рсв—1>(Кэмз).

Таблица

Кэмз Т=(1/ Кэмз)-1 Рсв

1доп —0 1доп — 1 1доп —2 1доп —3 1доп =4 1доп —5

0,4 1,5 3 0,404 0,020 0,01 5-10-5 2-10-6 110-7

0,5 1,0 2 0,509 0,069 0,009 0,001 2-10-4 2-10-5

0,6 0,67 1,34 0,614 0,162 0,043 0,011 0,003 8-10-4

0,7 0,43 0,86 0,717 0,304 0,129 0,055 0,023 0,010

0,8 0,25 0,5 0,816 0,495 0,300 0,182 0,110 0,067

0,9 0,11 0,22 0,911 0,729 0,584 0,468 0,374 0,300

1,0 0 0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

С точки зрения проектировщиков, эксплуатационников и экспертов АСУДС, немаловажно знать, каким образом может зависеть общая эффективность системы, определяемая ее структурой, своевременностью передачи и доставки сообщений в ней, а также ее электромагнитной защищенностью, от изменения числовых значений последней.

При этом ЭМЗИК локальных, региональных и дифференциальных подсистем, с которыми могут взаимодействовать АСУДС, является определяющей, так как именно эти подсистемы обеспечивают высокую точность местоопределения судов и повышают эффективность управления водным транспортом [1].

Полагая электромагнитную защищенность АСУДС в общем случае определять как: 1|1=Кэмз<1, а своевременность как: ]2=Рсв(1<1доп)<1, и, нако-

§ 1

^0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

0,35

-Щ-1доп=1 -Й-1доп=2

-*-1доп=3 -*-1доп=4

Рис. 1. Графики зависимости своевременности доставки сообщений от Кэмз

1

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

Э

— ЭV

--ЭТУ

-К—ЭШ --ЭП

-■—Э1

0,7

0,9

К

Рис. 2. Графики зависимости общей эффективности от Км

нец, структурную эффективность как: j3=e <1, следует использовать ОПК, описываемый формулой (1), при p=3. Геометрически (1) при p=3 можно представить в виде случайной точки в пространстве координат е , Рсв, Кэмз. В этом случае а=2. Тогда ОПК (д) АСУДС можно представить в виде:

"р=3 11/2

д = X ai(ji)2(S)

= д/ al(jl)2 + a2(j2)2 + азОз)2 =

■ф

(4)

Л/а1Кэ МЗ

+ а2Р2 (1 < 1 ) + а3е*2.

2 св 4 доп ' 3

При этом достоверность переводим в разряд

ограничений, то есть принимаем: Рош.доп.-

=10"'

Общая эффективность Э АСУДС оценивается как степень приближения качества реальной системы д к качеству эталонной системы дэ, поэтому:

Э

агКЭмз + а2 Р'в (1 < 1 доп) + азе

Я К2

"1КЭМЗ„

+ Я'Р'вэт (1 < 1 доп) + Язеэт

(5)

КЭМЗ

099 Ряд6 0,98 Ряд5 Ряд4 °>9- Ряд3 а8- Ряд2 ^ Ряд1

Э 1

0,8 0,6 0,4 0,2

Ряд5 Ряд4 Ряд3 Ряд2 Ряд1

Э1

Э11

0,83053092 0,86144878

0,80531236 0,76785936

0,83598469 0,79754022

0,72254024 0,62489839

0,74657002 0,63937501

0,56076234 0,56369921

ЭШ

ЭТУ

0,89129479 0,92017325

0,86557079 0,82615543

0,89417851 0,85381216

0,76985012 0,65353103

0,79244659 0,66738684

0,56662086 0,56952752

ЭУ

0,94817256

0,92189891 0,8806007

0,81441636 0,68096079

0,57241943

Рис. 3. Графики зависимости общей эффективности АСУДС от экспертной оценки ЭМЗИК

Для эталонной системы, где еэ =1, Рсв э (1<1доп)=1 и Кэмз з=1, сумма весовых коэффициентов равна 1.

Ввиду этого эффективность АСУДС можно оценивать по формуле:

1 12

Э = |>1КЭмз + Я'Р'в (1 < 1 доп) + Язе"2 ]2. (6)

Допустим, что выбрана оптимальная структура АСУДС, расчетная эффективность которой составляет е =0,676. При этом будет изменяться только величина экспертной оценки от 0,5 до 0,1. Величина экспертной оценки своевременности доставки сообщений фиксирована и равна 0,4 [1]. На основании расчетов построены графики на рисунках 2, 3.

Анализируя таблицы и графики, следует отметить, что общая эффективность АСУДС почти линейно зависит от электромагнитной защищенности информационных каналов в информационных сетях связи и обсервации до значения Кэмз=0,96, а при Кэмз>0,96 наблюдается ее резкий подъем.

И чем больше внимания уделяется ЭМЗИК в плане организационно-технических мероприятий, как свидетельствуют экспертные оценки, тем большей эффективности системы можно добиться при одних и тех же структурных показателях и показателях своевременной доставки сообщений. Например, при Кэмз=0,7 эффективность системы составляет: Э1=0,560, если а1=0,1 и Эу=0,572, если а1=0,5; при Кэмз=0,99 - Э,=0,830, если а1=0,1 и Эу=0,948, если а1=0,5.

Таким образом, исследования показывают значительный вклад электромагнитной эффективности в общую эффективность АСУДС, предложенная оценка которой в значительной степени характеризует качество системы.

0

0

2

0

3

0

4

0,

а

0

i=1