CC BY
38
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ КОГНИТИВНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ДЛЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ
КОМПЛЕКСОВ
DOI 10.24411/2072-8735-2018-10306
Головской Василий Андреевич,
Северо-Кавказский филиал Московского технического университета связи и информатики (СКФ МТУСИ), Ростов-на-Дону, Россия, golovskoy_va@mail.ru
Филинов Виталий Сергеевич,
Войсковая часть, ЗАТО Комаровский, Оренбургская область, Россия, vetalistic1234@yandex.ru
Ключевые слова: сложный радиоэлектронный конфликт, электромагнитная совместимость, система передачи данных, робототехнический комплекс, когнитивное радио, конфликтная устойчивость.
В условиях создания технологически развитыми государствами сетецентрической системы управления войсками увеличивается динамизм среды, в которой придется действовать противоборствующим сторонам в случаем конфликта. Вследствие этого изменяется роль и место сил и средств в перспективной вооруженной борьбе. При этом все большее внимание уделяется требованиям непрерывности информационно-аналитического обеспечения противоборствующих сторон и снижения влияния человеческого фактора при выполнении специальных задач. Применение робототехнических комплексов специального назначения является одним из возможных способов обеспечения указанных требований. В условиях ведения противоборствующей стороной антагонистической ки-берэлектромагнитной деятельности будут предъявляться повышенные требования к обеспечению информационной безопасности ресурсов робототехнических комплексов специального назначения, выполняющих специальные задачи на удалении от пункта управления. Рассмотрены перспективы развития средств радиоэлектронной борьбы, определяющие в том числе, сложные условия функционирования робототехнических комплексов специального назначения. Показано, что требуемая конфликтная устойчивость системы передачи данных робототехнических комплексов специального назначения, функционирующих у условиях сложного радиоэлектронного конфликта, не может быть достигнута за счет использования существующих подходов к построению систем передачи данных. Предложено использование элементов когнитивного радио для построения указанных систем передачи данных робототехнических комплексов специального назначения. Приведена разработанная структурная схема системы управления телекоммуникационными ресурсами когнитивной системы передачи данных, а также предложен методический аппарат, который может служить отправной точкой для дальнейших исследований. Результаты работы могут быть использованы при разработке требований к конфликтоустойчивым системам передачи данных, анализе угроз безопасности ресурсов робототехнических комплексов специального назначения, построении моделей функционирования и информационного взаимодействия систем передачи данных.
Информация об авторах:
Головской Василий Андреевич, Старший научный сотрудник отдела научно-исследовательской работы и инновационного развития, к.т.н., доцент, Северо-Кавказский филиал Московского технического университета связи и информатики (СКФ МТУСИ), Ростов-на-Дону, Россия
Филинов Виталий Сергеевич, Войсковая часть 68545, ЗАТО Комаровский, Оренбургская область, Россия
Для цитирования:
Головской В.А., Филинов В.С.. Предложения по созданию когнитивных систем передачи данных для робототехнических комплексови // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Том 13. №9. С. 22-29.
For citation:
Golovskoy V.A., Filinov V.S. (2019). Proposals for the creation of cognitive data transmission systems for robotic complex. T-Comm, vol. 13, no.9, pр. 22-29. (in Russian)
Введение
Концепцией сетецентрического управления, реализуемой в Настоящее время технологически развитыми государствами, уделяется большое внимание непрерывности информационно-аналитического обеспечения всех сегментов информационного взаимодействия Вооруженных сил [I]. Применение робоготехнических комплексов специального назначения (РТК) является одним из возможных способов удовлетворения потребностей в таком обеспечении, а также способствуют повышению безопасности личного состава [2]. При выполнении РТК специальных задач будут предъявляться повышенные требования к обеспечению информационной безопасности ресурсов РТК [1,3,4]. В настоящей работе РТК рассматривается как система |4], состоящая из робота или группы роботов, пункта управления ими, системы передачи данных (СПД) РТК, а также средств транспортировки. При этом по аналогии с [5] под С] 1Д РТК понимается упорядоченная совокупность методов, правил, протоколов технических и программных средств в их взаимосвязи и взаимодействии, обеспечивающих передачу информационных, командных и телеметрических данных.
Будем полагать, что СПД РТК обеспечивает:
- функционирование радиоканалов, обеспечивающих передачу разнородных данных, как между роботами в группе, так и на пункт управления;
- использование своих элементов в качестве источников информации для других информационных систем, а также ретрансляцию радиосигналов для других взаимодействующих информационных систем.
В работах [4, 6] было показано, что в условиях конфликта наиболее уязвимым местом РТК являются радиоканалы СПД РТК. Исходя из этого целью настоящей статьи является описание разработанной СПД РТК и правил ее функционирования, обеспечивающих защищенность ресурсов РТК от внешних конфликтных воздействий. Объектом исследования является СПД рассматриваемых РТК. Предметом исследования - подсистема управления ресурсами СПД РТК. В работе [7] была показана необходимость разработки подсистемы, обеспечивающей защищенность ресурсов информационной системы, только в комплексе с созданием всей информационной системы, которой применительно к теме настоящей работы является СПД РТК. Вследствие этого цель работы представляется актуальной
Рассмотрим у]розы безопасности, которые могут быть реализованы в отношении ресурсов РТК.
1, Анализ угроз ресурсам РТК
Как было показано в работе [8|, безопасность СПД характеризует ее способность противостоять определенному множеству у!роз, преднамеренных или непреднамеренных ;дестабилизирующих воздействий на входящие в состав СПД ресурсы, каналы связи и протоколы, которые могут привести к ухудшению качества выполнения задач. Будем называть такую способность конфликтной устойчивостью. Применительно к объекту исследования будут рассматриваться следующие ресурсы СПД РТК: аппаратные, программные и информационные.
Наличие возможности воздействия на защищаемые ресурсы СПД РТК, способного прямо или косвенно нанести ущерб информационной безопасности, является угрозой безопасности СПД РТК. Анализ показывает [9, 10], что наи-
более перспективными угрозами информационной безопасности ресурсов РТК являются реализуемые в отношении радиоканалов С11Д:
— радиоэлектронная разведка (РЭР);
— радиоэлектронное подавление (РЭП).
Необходимо отметить, что в настоящее время рассматривается множество способов осуществления РЭП, а успешная реализация РЭР может служить отправной точкой как для РЭП, так и для таргетированной кибернетической атаки.
Анализ тенденций развития теории и практики радиоэлектронной борьбы (РЭБ) позволяет увидеть также следующие закономерности [11-14]:
— увеличение доли беспилотных летательных аппаратов среди носителей средств РЭБ;
— совершенствование систем РЭР и РЭП за счет интеллектуализации, интеграции средств РЭБ различного базирования, увеличения возможностей влияния на условия распространения и отражения электромагнитных волн;
развитие теории и практики киберэлектро магнитной деятельности, под которой понимается интеграция РЭБ с ведением космических, кибернетических и навигационных операций.
В целях определения требуемой структуры СПД РТК рассмотрим условия функционирования РТК при выполнении ими специальных задач.
Рассмотренные выше у [розы и тенденции развития РЭБ обуславливают перспективные динамично изменяющиеся условия функционирования РТК, определяемые [15]:
— активными воздействиями противника на среду распространения, например, в форме аэрозольных облаков;
— характеристиками радиообстановки;
— характеристиками местности, такими как рельеф, растительный покров, степень урбанизации, и метеорологическими явлениями.
Таким образом, РТК будут функционировать в условиях информационного конфликта, составной частью которого является радиоэлектронный конфликт.
В работе [15] было расширено понятие сложного радиоэлектронного конфликта [9], иод которым предлагается понимать одновременное наличие антагонистического, коалиционного " индифферентного радиоэлектронных конфликтов, а также было показано, что РТК будут функционировать в условиях такого сложного конфликта. ] 1од коалиционным конфликтом при этом понимается проблема электромагнитной совместимости (ЭМС) СПД РТК с коалиционными техническими средствами (ТС). При этом ЭМС ТС в соответствии с [16] определяется как способность ТС функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим ТС. Антагонистический конфликт обуславливается действиями систем РЭК противника. Индифферентный конфликт имеет в своей основе проблему ЭМС СПД РТК с индифферентными ТС (системами), т.е. не относящимися ни к коалиционным, ни к антагонистическим.
Такими индифферентными ТС могут быть ¡15], например, радиорелейные и радиолокационные станции; средства сотовых систем подвижной связи и систем профессиональной подвижной связи, земных станций спутниковой связи; радиовещательных станций, систем широкополосного беспроводного доступа и др.
2, Постановка задачи
Известно, что информационные процессы, которые будут возникать прп информационном взаимодействии СПД РТК с другими объектами, обуславливают структурные характеристики рассматриваемой СПД. В настоящей работе предполагается, что информационные процессы обусловлены информационным взаимодействием с коалиционными системами, а также составляющими сложного радиоэлектронного конфликта: РЭР, РЭ1 [ и непреднамеренными помехами от индифферентных и коалиционных ТС. Следовательно, необходим выбор такой структуры СПД РТК, которая будет обеспечивать максимизацию защищенности ресурсов в условиях сложного радиоэлектронного конфликта и воздействия факторов среды. По аналогии с [9] воспользуемся положениями метода синтеза конфликтно-устойчивых систем для формализации рассматриваемой задачи.
Поставим в соответствие каждому варианту построения СПД набор функциональных характеристик } где А1 - множество возможных альтернатив построения СПД РТК. В соответствии с целью настоящей статьи задача отыскания требуемой структуры | X*} СПД РТК может
быть сформулирована следующим образом
(О
(2)
в условиях сложного радиоэлектронного конфликта. Так в работах [9, 20| показано, как незначительное увеличение количества режимов работы радиоэлектронных средств (РЭС) накладывает существенные ограничения на количество подавляемых РЭС либо снижает вероятность подавления одного из подавляемых РОС, работающих в одном режиме, прп организации РЭП группы целей.
Таким образом, возможности обучения и адаптации СПД к условиям внешней среды, в том числе прогнозным, должны обеспечивать требуемую конфликтную устойчивость СПД РТК. Под адаптацией далее понимается упорядоченный процесс изменения значения параметров конфигурации телекоммуникационных ресурсов СПД РТК в их системном единстве для достижения поставленных перед системой управления СПД целей [5]. При этом адаптация СПД должна быть непредсказуемой для конфликтующей стороны, для этого целесообразно потребовать [Л(] -> шах •
Исследованиям возможностей и преимуществ применения когнитивного радио для нужд обороны и безопасности посвящено множество публикаций как отечественных, так и зарубежных ученых | \ 7, 18, 21-28]. В работах [17, 18] сформулированы методологические основы построения когнитивных СПД, которые заложены в разработанную авторами схему когнитивной системы управления ресурсами СПД РТК, приведенную на рис. I.
где IV,,! — показатель защищенности ресурсов РТК от
внешних конфликтных воздействий.
С учетом введенного понятия сложного радиоэлектронного конфликта и рассмотренных выше угроз предлагается рассматривать показатель защищенность ресурсов РТК, функционально зависящий от конфликтной устойчивости СПДРТК
где IV,-, - показатель конфликтной устойчивости СПД РТК, /' - неубывающая функция своего аргумента.
3. Предложение по построению
системы передачи данных
В работах |17, 18] было показано отсутствие возможности обеспечения конфликтной устойчивости СПД РТК, функционирующих в условиях сложного радиоэлектронного конфликта, при использовании существующих подходов к построению СПД. Данная ситуация представляется проблемной и ее разрешение видится в наделении СПД когнитивными способностями, заключающимися в возможностях получения знаний о своей среде эксплуатации, установившихся правилах и о своем внугреннсм состоянии, динамически и автономно корректировать свои эксплуатационные параметры и протоколы согласно полученным знаниям для достижения заранее поставленных целей, а также позволяющие системе учиться на основе полученных результатов [19].
Принципиальное изменение эксплуатационных параметров СПД - диапазонов частот, ширины спектра сигналов* типа сигнально-кодовой конструкции, тина мультиплексирования, режима работы, типа пакета, способа первичного кодирования и других, - сможет обеспечить функционирование СПД с требуемыми качественными характеристиками
Рис. 1, Структурная схема когнитивной системы управления
Предлагаемая схема является развитием идеи [211, однако выгодно отличается наличием блока учета данных о средствах РЭБ, а также подсистемы прогнозирования, включающей блоки прогнозирования радиообстановки (РО), параметров распространения радиоволн и воздействий РЭБ. Под РО понимается [16] электромагнитная обстановка в полосе радиочастот или, другими словами, совокупность электромагнитных полей, создаваемых в данной области пространства работающими эмиттерами радиопомех. В качестве эмиттеров радиопомех рассматриваются сторонние индифферентные, коалиционные и антагонистические ТС, излучающие в диапазоне радиочастот.
На рис. I отсутствует связь системы управления с объектом управления, поскольку когнитивные СПД будут являться «интеллектуальными» субъектами информационного взаимодействия, а не объектами управления [5[.
Дадим необходимые пояснения по принципам функционирования предлагаемой системы. В основе построения всех систем когнитивного радио лежит технология программно-определяемого радио [19], и для рассматриваемых задач мощность множества Ах будет как раз определяться средствами программно-определяемое радио, а ограничиваться -только возможностями аппаратной части СПД, массо-габаритными и энергетическими ресурсами РТК.
Предполагается, что изначально в систему был произведен ввод первичных данных в Блок целевых установок состояния СПД, в Базу исходных данных, а также в Базу теоретических данных. Па схеме это иллюстрирует параллелограмм в соответствующих блоках.
Штрих-пунктирная линия иллюстрирует первичную настройку системы управления, сплошная - информационные потоки, возникающие при функционировании СПД РТК.
Рассмотрим основные этапы обработки данных и формирования системой управления СПД РТК управляющих воздействий.
Первый этап. В базу эмпирических данных поступают следующие данные:
о носителях средств РЭБ, как находящихся на расстояниях, позволяющих осуществить им РЭП и РЭР радиоканалов СПД РТК, так и о носителях средств РЭБ, способных в перспективе оказаться па расстояниях, позволяющих осуществить указанные Конфликтные воздействия (данные от коалиционных информационных систем);
- о внешней среде от датчиков РТК и от других коалиционных систем, а также данные, являющиеся результатами косвенных измерений параметров радиоволн;
- о внутреннем состоянии РТК, и С1Щ РТК в частности.
Второй этап. Блок обработки информации 1 осуществляет преобразование данных, полученных из Базы эмпирических данных, в соответствии с Целевыми установками и на основании Исходных данных в информацию для наполнения Базы эмпирической информации, такую как: информация о киберэлекгромагпитной деятельности противника, о внутреннем состоянии РТК и СПД РТК, о средствах РЭБ и их характеристиках, параметрах местности и др.
Третий этап. Блок обработки информации 2 осуществляет обработку теоретической (исходной) информации и накопленной (эмпирической) информации об окружающей среде и внутреннем состоянии РТК и СПД РТК с целью получения знаний о внешней среде.
Таким образом база эмпирических знаний наполняется Знаниями о среде эксплуатации РТК (РО, рельеф местности и степень ее застройки, климатические и другие условия). В качестве оценки РО ( Е) может быть использован набор значений средних мощностей в Д? диапазонах частот:
с/ - расстояние между ТС (средствами РЭП в том числе), м; а - характеристика рельефа местности, присущая 5-й мо-
где — частота и полоса частот (ширина канала)
ТС - эмиттера радиопомех соответственно, Гц; Р: — мощность, излучаемая ТС - эмиттером радиопомех, дБВт; т- 1,/У,„ - режим работы ТС - эмиттера радиопомех; ц - коэффициент урбанизации (застройки) местности;
дели распространения радиоволн, $ = Д/ - ширина
участка спектра, Гц, на которые разбит анализируемый частотный диапазон при получении оценки (3); п = $ - участок спектра.
Параметр Щ. должен выбираться из противоречивых
требований оперативности получения оценки РО (3) и ее детальности. Под требованием детальности подразумевается возможность получения как можно большего количества наборов данных о энергетической загруженности спектра.
От оценки РО (3) может быть осуществлен переход к определению величины коэффициента подавления Кр при заданной вероятности ошибки р в каждом из п участков
спектра для каждого из М возможных режимов работы ТС СПД
к'' "и
К*
К
кр_
(4)
Четвертый этап. На основании исходных и эмпирических знаний Блок прогнозирования РЭБ 3 осуществляет прогнозирование динамики антагонистического радиоэлектронного конфликта.
Пятый этап. На основании прогнозных данных Блока 3 и эмпирических знаний в Блоке прогнозирования распространения радиоволн 4 осуществляется прогнозирование параметров распространения радиоволн для заданного участка местности с использованием $ = моделей. Основой для методического наполнения Блока 4 может служить научно-методический аппарат, предложенный в 115,29, 30].
Шестой этап. На основании полученных прогнозов и эмпирических знаний в блоке 5 осуществляется прогнозирование РО на заданном участке местности с учетом динамики сложного радиоэлектронного конфликта. Прогнозная оценка РО по аналогии с (3) может быть представлена в виде, учитывающем её сложный, динамично меняющийся характер [17, 18] и возможность воздействия активных помех, создаваемых средствами РЭ11 противника.
Аналогично могут быть построены прогнозные значения коэффициента подавления для набора моментов времени
(=17
(3)
(6)
- *£,(',).
Седьмой этап. Результаты прогнозирования поступают для корректировки прогнозных моделей в Базу эмпирических данных и одновременно в Блок принятия решений 6 для принятия текущего решения.
Восьмой этап. 11а основании знаний о собственном состоянии и среде эксплуатации Блок принятия решений 6 осуществляет выработку текущих решений об адаптации CI !Д (обозначены как «Принятые решения» на схеме). Дат ее в этом же блоке осуществляется контроль корректности полученной в ходе анализа и прогнозирования информации, учитывающий особенности используемых полос частот и допустимые режимы использования аппаратной части СПД РТК. При успешной проверке корректности, СПД динамически адаптирует свои эксплуатационные параметры и протоколы, и вносит успешные решения в Базу правил принятия решений.
С учетом предложенных особенностей построения когнитивной СПД предлагается множество вариантов состояний этой СПД называть Множеством образов (т) СПД РТК.
Данное множество представляет собой совокупность множества альтернатив построения (At) СПД РТК и набора правил ( D > выбора режима работы СПД РТК в зависимости от условий окружающей среды и внутреннего состояния
(7)
Задача синтеза решения об адаптации (стратегии) СПД РТК, функционирующей в условиях сложного радиоэлектронного конфликта, может быть сформулирована по аналогии с [9] в виде задачи выбора оптимального образа Т' на
множестве альтернатив П построения такой системы как
Т* = argmax(Qv,Ä) ■
(8)
где [{ — ||, А- = 1,Nк, - модель предпочтений. Построение отношений гк, с учетом природы показателя (2)
может быть осуществлено на основе выбранных показателей И\ (1,2, К, /*"), зависящих от характеристик С1 , характеристик конфликтующей и индифферентной (О.)
систем. Суть показателя IV, может быть различной: энергоэффективность, максимальная скорость передачи информации, максимальная помехоустойчивость, максимальная скрытность для средств РЭР конфликтующей стороны и др.
Для обеспечения конфликтной устойчивости РТК отношение у может быть сформулировано следующим образом [9]:
ТЛТ, &Wk(^2,Z\Y\F•)>Wk(Tt,Z\Y\F,), (9)
где Z - характеристики конфликтующих коалиционных ТС, соответствующие заданным режимам функционирования ТС группировки, каждое и -е РЭС которой описывается вектором г = {:„}еО.. » = I,N,, У' - характеристика
РО в зоне функционирования РТК, определяемая характеристиками и режимами работы находящихся в непосредственной близости индифферентных ТС, /•"* - характеристика РО в зоне функционирования РТК, определяемая ведением противником РОБ.
В качестве одного из решений Блока 6 с учетом оценок РО (3), (5) и величин (4), (6) может быть предложено изменение местоположения РТК, обеспечивающее одновременно ЭМС СПД РТК и её защищенность от воздействия предна-
меренных помех, создаваемых средствами Р'ЗБ противника. При этом необходимо учитывать существование различных механизмов распространения помех, которые могут действовать одновременно либо по одному, и преобладающее влияние каждого из них зависит от климатических условий, радиочастоты, рассматриваемого процента времени, расстояния и топографии трассы [31]. Параметры местоположения могут быть получены на основании усовершенствования научно-методического аппарата определения оптимального места расположения ТС в сложной РО, предложенного в [32]. Дня цели настоящей работы задача выбора оптимального положения РТК может быть сформулирована как задача выбора среди набора координат Г, = {х,,у1,г1},1 = ],№/ мест, в которых
возможно расположение РТК с точки зрения обеспечения ЭМС ТС С1Щ и минимизации воздействия помех
Т'= arg max^,},/ = ],*,,
(10)
где Ч* - целевая функция, учитывающая воздействия всех составляющих сложного радиоэлектронного конфликта. Конкретный вид функции У для применения в поставленной задаче нуждается в усовершенствовании: снятие ограничений на диапазон частот ТС, учет влияния удаленных ТС и антагонистических воздействий.
С учетом рассмотренных задач и особенностей функционирования СПД РТК можно сделать вывод, что Блок 6 будет осуществлять интеллектуальную выработку решений и для его построения необходима разработка алгоритмов машинного обучения. С учетом имеющих место тенденций развития телекоммуникаций я направлении интеллектуализации [331, такая разработка является актуальной, насущной и реализуемой задачей.
Выводы
Рассмотренные условия функционирования РТК наглядно иллюстрируют необходимость выработки новых подходов к построению СПД. Предложенная в работе структурная схема когнитивной системы управления ресурсами СПД РТК позволит обеспечить ее функционирование условиях сложного радиоэлектронного конфликта с требуемыми характеристиками.
Предложенная система представляет собой систему искусственного интеллекта, вопросы обучения которой являются предметом дальнейших исследований.
Приведенные в работе подходы к определению параметров среды и выработке решений нуждаются в совершенствовании с учетом условий функционирования РТК, и могут рассматриваться исключительно как отправная точка для дальнейших иеследова i hi й.
Литература
1. Макаренко С.И., Иванов М.С. Сете центрическая война - принципы, технологии, примеры и перспективы. Монография, СПб.: Наукоемкие технологии, 2018. 898 с.
2. Макаренко С. И. Робототехнике кие комплексы военного назначения - современное состояние и перспективы развития И Системы управления, связи и безопасности. 2016. №2. С, 73-132.
3. Кузнецов Ю.В.. Винокуров A.B.. Вардаев Э.А. Теоретические основы обеспечения информационной безопасности робо-тотехнических комплексов // Поенная мысль. 2018. №12. С. 71-78.
4. Головской В.A., Мамедов B.C. Анализ проблемы обеспечения безопасности информации в радиоканалах робототехниче-ских комплексов в сложной радиообстановке // Охрана, безопасность. связь. 2019. Т. 2, № 4 (4). С. 23-29.
5. Гребешков А.К). Исследование и разрабо тка моделей и методов анализа гетерогенных когнитивных сетей доступа: дис. ... докг. техн. наук : 05.12.13 / Александр Юрьевич Гребешков. Самара, 2018.336 с.
6. Мамедов B.C.. Головской В.А. Модель угроз безопасности информации, передаваемой по радиоканалам робототехн и четкого комплекса // Труды Северо-Кавказского филиала Московского технического университета связи и информатики. Ростов-на-Дону: ПЦ «Университет» СКФ МТУСИ. 2018, С. 412-417,
7. Иванов М.А. Способ обеспечения универсальной защиты информации, пересылаемой по каналу связи // Вопросы кибербезопясности. 2019. № 3 {31}. С. 45-50.
8. Буренин А.Н.. Легкое К.Е. Вопросы безопасности ин-фокоммуникацнонных систем и сетей специального назначения: основные угрозы, способы и средства обеспечения комплексной безопасности сетей // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2015. Т. 7. № 3. С. 46-61.
9. Конфликтно-устойчивые радиоэлектронные системы. Методы анализа и синтеза / 11од ред. C.B. Яголышкова. М.: Радиотехника, 2015. 312 с.
10. Макаренко С.И. Информационное противоборство и радиоэлектронная борьба в сетецентрнческих войнах начала XXI века. СПб.: 11аукоемкие технологии, 2017. 546 с.
11. Михайлов Р.Л. Радиоэлектронная борьба в Вооруженных силах США: военно-теоретический труд. СПб.: Наукоемкие технологии, 2018. 131 с.
12. Field Manual 3-12 «Cyberspace and Electronic Wartare Operations», Department of the Army. Washington, DC, April 2017 [Электронный ресурс]. - URL: https://www.cyberwar.nI/d/fm3_ 12.pdf (дата обращения: i 0.06.2019).
13. Joint Doctrine Note 1/18: «Cyber and electromagnetic activities», February 2018, UK Ministry of Defence [Электронный ресурс]. -URL:
https://assets.publishing.service.gov.Lik/government/uploads/system/Liploads /anaehm entd ata/li lc/682859/doct ri ne_uk_cy ber_and_elec tromagnet i c_ac t i vitiesjdn_l_18.pdf (дата обращения: 10.06.2019),
14. Stein R., De/апеу W. 21-st Century Military7 Operations in a Complex Electromagnetic Environment. 2015 [Электронный ресурс]. - URL: http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/1001629.pdf (дата обращения: 10,06.2019).
15. Мозоль A.A., Головской В.А. О коррекции моделей распространения радиоволн для систем когнитивного радио // Антенны и распространение радиоволн: сб. науч. тр. Всероссийской научи.-техн. конф. Санкт-Петербург; 17-19 октября 2018 г. СПб.: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина), 2018. С. 83-87.
16. ГОСТ Р 50397-2011. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения. - Ввел. 201209-01. - М. : Стандартен форм, 2013.
17. Головской В.А. Анализ проблемной области создания когнитивных радиосистем специального назначения // Сб. научн. тр. XV межведомст. НТК «Информационная безопасность — актуальная проблема современности». Геленджик, 2017. С. 264-268.
18. Головской В.А. Выбор методологических основ создания перспективных когнитнвных радиосистем специального назначения // Охрана, безопасность, связь. 2018. Т. 2, № 3 (3). С. 23-29.
19. Отчет МСЭ-R SM.2152. Определения системы радиосвязи с программируемыми параметрами (SDR) и системы когнитивного радио (CRS) // Сайт Между народного союза электросвязи [Электронный ресурс]. URL: Iittр://www.itu.int/dms_ptib/itu-r/opb/rep/R- R С P-SM.2152-2009-PDF-R.pdf (дата обращения: 01.10.2018).
20. Неплюев ОН. Метод назначения целей группе станций помех // Радиотехника. 2015. № 3. С. 70-74.
21. Гудков М.А.. Дворников А.С.. Сорокин КН. Применение когнитивных радиосистем для обеспечения связи с роботизированными платформами военного назначения // Труды Н-й Воен-ио-научиой конференции «Роботизация Вооруженных Сил Российской Федерации», Москва, 2017. С. 440-444.
22. Будко П.А., Жуков Г.А., Вшюграденко A.M., Литвинов А Н. Комплексное использование разнородных каналов связи для управления робототехническими комплексами на базе единой системы радиомониторинга // Наукоемкие технологии а космических исследованиях Земли. 2017. № I. С. ! 8-41.
23. Николашин Ю.Л.. Кулешов И.А.. Будко П.А., Жолдасов Е.С.. Жуков Г.А. SDR радиоустройства и когнитивная радиосвязь в декаметровом диапазоне частот // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2015. № 1. С. 20-30.
24. Tang П., Watson S. Cognitive radio networks for tactical wireless communications [Электронный ресурс]. - URL: http://cradpdf.drdc-rddc.gc.ca/PDFS/uncl98/p801238_Alb.pdf (дата обращения: 05.06.2019).
25. Rose L., Massin R„ Vijayandran L., Debbah M. CORASMA Program on Cognitive Radio for Tactical Networks: High Fidelity Simulator and First Results on Dynamic Frequency Allocation // Proc' of IEEE Mileom.2013. - P. 360-368.
26. Couturier S., Brâysy T., Buchin В.. Giupponi L. Krygier J., Le Ntr V.. Tuukkanen T.. Verheul E. NATO 1ST-140 RTG-065 Cognitive Radio Networks - Efficient Solutions for Routing, Topology Control, Data Transport, and Network Management // 2016 Wireless innovation Forum European Conference on Communications Technologies and Software Defined Radio (WlnnComm-Europe'2016), Paris, France. [Электронный ресурс], URL: littps://www. wire! ess innovât ion.org/asscts/ Proceedings/ 2016 Europe/dy namic%20spectrun i%20-%20m i I itary%20%20commerc i al% 20pcrspectives.zip (дата обращения: 05.06.2019).
27. Tuukkanen Г„ Couturier S.. Buchm В.. Brâysy T.. Krygier J.. Verheul E.. Le Nir V.. Stnit N. Assessment of cognitive radio networks through military capability development viewpoint //2018 International Conference on Military Communications and Information Systems (1CMC1S), Warsaw, 2018, pp. 1-8.
28. Kàrkkàtnen A. Developing cyber security architecture for military networks using cognitive networking: doctoral dissertation tor the degree of Doctor of Science (Technology ) / Anssi Karkkainen, Aalto, 2015, 176 p. [Электронный ресурс].
URL: heps://aaltodoc.aalto.fi/bitstream/handle/123456789/18202/isbn97895 26064543.pdf?sequence= I&isAllowed=y_(,iaTa обращения: 05.06.2019).
29. Мозоль А.А.. Головской В.А. Полу эмпирическнЙ способ определения зоны покрытия базовой станции системы подвижной радиосвязи // Вестник Воронежского института МВД России. 2014. №3. С. 30-40.
30. Булычев Ю.Г., Мозоль А.А., Головской В.А. Оценка дисперсии ослабления радиосигнала в системах подвижной радиосвязи // Радиотехника. 2016. №3. С. 23- 27.
31. Recommendation ITU-R Р.452-16, Prediction procedure for the evaluation of interference between stations on the surface of the Earth at frequencies above about 0.1 GHz // International Telecommunication Union website [Электронный ресурс]. - URL: https://www.itu.int/dms_pubrec/iiLi-r/rec/p/R-REC-P.452-l 6-201507-IMPDF-E.pdf (дата обращения: 12.06.2019).
32. Головской В.А., Мозоль А.А. Проблемные вопросы обеспечения объектовой электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств II Технологии электромагнитной совместимости. 2015. №3(54). С. 3-10.
33. Recommendation ITU-T Y.3I72. Architectural framework for machine learning in future networks including 1MT-2020 // International Telecommunication Union website [Электронный ресурс], URL: https://www.itLL.ini/lTU-T/recommendations/rec.aspx?rec=13894&lang=en (дата обращения: 25.06.2019).
PROPOSALS FOR THE CREATION OF COGNITIVE DATA TRANSMISSION SYSTEMS
FOR ROBOTIC COMPLEX
Vasiliy A. Golovskoy, North Caucasus branch of Moscow Technical University of Communications and Informatics, Rostov-on-Don, Russia,
golovskoy_va@mail.ru Vitaliy S. Filinov, Military unit, Komarovsky, Orenburg region, Russia, vetalistic1234@yandex.ru
Abstract
With the creation of a network-centric system of command by technologically advanced States, the dynamism of the environment in which the warring parties will have to act in the event of a conflict increases. As a result, the role and place of forces and means in the future armed struggle is changing. At the same time, increasing attention is paid to the requirements of continuity of information and analytical support of the warring parties and reducing the impact of the human factor in the performance of special tasks. The use of robotic systems for special purposes is one of the possible ways to ensure these requirements. In terms of the opposing party antagonistic cyberelectrosphere activities will be subject to increased requirements to information security of the resources of robotic systems for special purposes, carrying out special tasks away from the control point. The prospects for the development of electronic warfare, defining the including, complex conditions of the functioning of the robotic systems for special purposes. It is shown that the required conflict stability of the data transmission system of special-purpose robotic systems operating in conditions of complex electronic conflict cannot be achieved by using existing approaches to the construction of data transmission systems. The use of cognitive radio elements for the construction of these data transmission systems of robotic systems for special purposes is proposed. The developed block diagram of the telecommunication resources management system of the cognitive data transmission system is presented, as well as the methodological apparatus, which can serve as a starting point for further research, is proposed. The results can be used to develop requirements conflictological the data transmission system, analysis of security threats resources of robotic systems for special purposes, the construction of functioning models of information interaction and data transmission system.
Keywords: complex electronic conflict, electromagnetic compatibility, data transmission system, robotic complex, cognitive radio, conflict stability.
References
1. Makarenko S.I., Ivanov M.S. (2018). Network-Centric war-principles, technologies, examples and prospects. Monograph. SPb.: Science-intensive technology. 898 p.
2. Makarenko S.I. (2016). Military Robots - the Current State and Prospects of Improvement. Systems of Control, Communication and Security. 2016. no. 2. pp. 73-132.
3. Kuznetsov Yu., Vinokurov A.V., Bardev E.A. (2018). Theoretical bases of information security of robotic systems. Military thought. No. 12. pp. 71-78.
4. Golovskoy V.A., Mamedov V.S. (2019). Analysis of problems of information security in radio channels of robotic systems in complex radiostanice. Protection, security and communications. Vol. 2, no. 4 (4). pp. 23-29.
5. Grebeshkov A.Yu. (2018). Research and development of models and methods of analysis of heterogeneous cognitive access networks: dis. ... doctor. tech. sciences : 05.12.13 / Alexander Yur'evich Grebeshkov. Samara. 336 p.
6. Mamedov V.S., Golovskoy V.A. (2018). Model of threats to the security of information transmitted by radio channels of the robotic complex. Proceedings of the North Caucasus branch of the Moscow technical University of communications and Informatics. Rostov-on-Don: PTS "University" SCF MTUCI, pp. 412-417.
7. Ivanov M.A. (2019). A way to ensure universal protection of information transmitted via communication channels. Voprosy kiberbe-zopasnosti. No. 3 (3l), pp. 45-50.
8. Burenin A.N., Legkov K.E. (2015). Security Issues of infocommunication systems and networks: the main threats, ways and means of ensuring comprehensive network security. H&ES Research. Vol. 7. no. 3. pp. 46-61.
9. Conflict-resistant electronic systems. Methods of analysis and synthesis (2015) / ed. S.V. YagoPnikov. M.: Radiotekhnika, 2015. 312 p.
10. Makarenko S.I. (2017). Information confrontation and electronic warfare in network-centric wars of the early XXI century. SPb.: High tech.
546 p.
11. Mikhailov R.L. (2018). Electronic warfare in the U.S. Armed forces: a military theoretical work. SPb.: High tech. 131 p.
12. Field Manual 3-12 "Cyberspace and Electronic Warfare Operations". Department of the Army. Washington, DC, April 2017. - URL: https://www.cyberwar.nI/d/fm3_l2.pdf (accessed: 10.06.2019).
13. Joint Doctrine Note 1/18: "Cyber and electromagnetic activities", February 2018, UK Ministry of Defence. - URL: https://assets.pub-lishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/682859/doctrine_uk_cyber_and_electromagnetic_activ-ities_jdn_l_l8.pdf (accessed: 10.06.2019).
14. Stein R., Delaney W. (2015). 21-st Century Military Operations in a Complex Electromagnetic Environment. 2015. - URL: http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/l00l629.pdf (accessed: 10.06.2019).
15. MozoP A.A., Golovskoy V.A. (20l8). About correction of wave propagation model for cognitive radio systems. Antennas and propagation of radio waves: collection of scientific works. Tr. All-Russian scientific.-tekhn. Conf. Saint Petersburg, l7-l9 October 20l8 Saint Petersburg.: St. Petersburg state electrotechnical University "LETI". V.I. Ulyanov (Lenin), pp. 83-87.
T-Comm "Гом 13. #9-2019
16. GOST R 50397-2011. Compatibility of technical means electromagnetic. Terms and definitions. Intr. 2012-09-01. Moscow: STAN-DARTINFORM, 2013.
17. Golovskoy V.A. (2017). Analysis of the problem domain, creation of cognitive radio systems of special purpose. Proc. of XV scientific conference "Information security-an actual problem of our time". Gelengjik, pp. 264-268.
18. Golovskoy V.A. (2018). the Choice of methodological bases of creation of promising cognitive radio systems of special purpose. Protection, security and communications. Vol. 2, no. 3 (3). pp. 23-29.
19. Report ITU-R SM.2152. Definitions of radio communication system with programmable parameters (SDR) and cognitive radio system (CRS). International telecommunication Union Website. URL: http://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-SM.2l52-2009-PDF-R.pdf (date accessed: 01.10.2018).
20. Neplyuev O.N. (2015). A method to assign goals without the interference. Radiotekhnika. No. 3. pp. 70-74.
21. Gudkov M.A., Dvornikov A.S., Sorokin K.N. (2017). Application of cognitive radio systems for communication with robotic platforms for military purposes. Proceedings of the II-th Military scientific conference "Robotics of the Armed Forces of the Russian Federation", Moscow, 2pp. 440-444.
22. Budko P.A., Zhukov G.A., Vinogradenko A.M., Litvinov A.I. (2017). Complex use of diverse communication channels for management of robotic complexes on the basis of uniform system of radio monitoring. H&ES Research. No. 1. pp. 18-41.
23. Nikolashin Y.L., Kuleshov I.A., Budko P.A., Zholdasov E.S., Zhukov G.A. (2015). Radio SDR and cognitive radio at decameter frequency range. High technologies in space research of the Earth. No. 1. pp. 20-30.
24. Tang H., Watson S. (2014). Cognitive radio networks for tactical wireless communications. URL: http://cradpdf.drdc-rddc.gc.ca/PDFS/uncl98/p80l238_Alb.pdf (accessed: 05.06.2019).
25. Rose L., Massin R., Vijayandran L., Debbah M. (2013). CORASMA Program on Cognitive Radio for Tactical Networks: High Fidelity Simulator and First Results on Dynamic Frequency Allocation. Proc. of IEEE Milcom, pp. 360-368.
26. Couturier S., Brysy T., Buchin B., Giupponi L., Krygier J., Le Nir V., Tuukkanen T., Verheul E. (2016). NATO IST-140 RTG-065 Cognitive Radio Networks - Efficient Solutions for Routing, Topology Control, Data Transport, and Network Management // 2016 Wireless Innovation Forum European Conference on Communications Technologies and Software Defined Radio (WInnComm-Europe'2016), Paris, France. - URL: https://www.wirelessinnovation.org/assets/Proceedings/20l6Europe/dynamic%20spectrum%20-%20military%20%20commercial%20perspectives.zip (accessed: 05.06.20l9).
27. Tuukkanen T., Couturier S., Buchin B., Brysy T., Krygier J., Verheul E., Le Nir V., Smit N. (20l8). Assessment of cognitive radio networks through military capability development viewpoint, 2018 International Conference on Military Communications and Information Systems (ICMCIS), Warsaw, pp. l-8.
28. Kirkkiinen A. (20l5). Developing a cyber security architecture for military networks using a cognitive networking: doctoral dissertation for the degree of Doctor of Science (Technology). Aalto. 176 p. URL: https://aaltodoc.aalto.fi/bitstream/han-dle/l23456789/l8202/isbn9789526064543.pdf?sequence=l&isAllowed=y (accessed: 05.06.20l9).
29. Mozol' A. A., Golovskoy V.A. (20l4). Semiempirical method for determining mobile radio system base station's cover zone. The bulletin of Voronezh Institute of the Ministry of Internal Affairs of Russia. No. 3. pp. 30-40.
30. Bulychev Yu.G., Mozol' A.A., Golovskoy V.A. (20l6). The estimation of dispersion of the beam attenuation in mobile radio communication systems. Radiotekhnika. No. 3. pp. 23-27.
31. Recommendation ITU-R P.452-l6. Prediction procedure for the evaluation of interference between stations on the surface of the Earth at frequencies above about 0. l GHz // International Telecommunication Union website. - URL: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/pZR-REC-P.452-l6-20l507-IMPDF-E.pdf (accessed: l2.06.20l9).
32. Golovskoy V.A., Mozol' A.A. (2015). Problems of provision of electromagnetic compatibility of radioelectronic equipment. Technologies of electromagnetic compatibility. No. 3(54), pp. 3-l0.
33. Recommendation ITU-T Y.3l72. Architectural framework for machine learning in future networks including IMT-2020 // International Telecommunication Union website. - URL: https://www.itu.int/ITU-T/recommendations/rec.aspx?rec= 13894&lang=en (accessed: 25.06.20l9).
Information about authors:
Vasiliy A. Golovskoy, North Caucasus branch of Moscow Technical University of Communications and Informatics, (NCB MTUCI), Senior researcher at the Department of research and innovation development, Candidate of technical sciences, associate professor, Rostov-on-Don, Russia Vitaliy S. Filinov, Military unit 68545, Komarovsky, Orenburg region, Russia
( I л
