РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ В РАДИОСВЯЗНОМ КАНАЛЕ ВОЗДУШНОГО СУДНА ПРИ ПОЛЁТЕ В ПОЛЯРНЫХ ШИРОТАХ Текст научной статьи по специальности «Математика»

Труды Международного симпозиума «Надежность и качество», 2020, том 1 УДК 621.396.98.004.1

Затучный Д.А., Маслов А.К. , Эрич М..Й.

ФГОУ ВО «Московский государственный технический университет гражданской авиации», Москва, Россия РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ В РАДИОСВЯЗНОМ КАНАЛЕ ВОЗДУШНОГО СУДНА

ПРИ ПОЛЁТЕ В ПОЛЯРНЫХ ШИРОТАХ

В данной статье были приведены алгоритмы выявления погрешностей в системе связи воздушного судна гражданской авиации при полётах в регионе Крайнего Севера. Приведена последовательность шагов для определения достоверности подобной переданной с борта воздушного судна информации. Предложен алгоритм сравнения стандартных параметров голосового сообщения с реальными, содержащимися в конкретном сообщении пилота, полученном в ходе радиосвязного обмена. При этом учитывается разный приоритет оценок. Приведена блок-схема этого алгоритма. Получены математические формулы вероятностей ошибок первого и второго рода при оценке достоверности голосового сообщения. Ключевые слова:

РАДИОСВЯЗНОЙ КАНАЛ, ДОСТОВЕРНОСТЬ ИНФОРМАЦИИ, ГОЛОСОВОЕ СООБЩЕНИЕ, ПОГРЕШНОСТЬ В КАНАЛЕ СВЯЗИ

Введение

Следует отметить, что в течение полёта воздушного судна гражданской авиации (ВС ГА), особенно в полярных широтах, могут возникать помехи различного рода, воздействующие на работу радиосвязных каналов. Подобные воздействия, как естественные, так и искусственные, могут привести к отказу работы систем связи ВС с наземными пунктами. Такие отказы могут проявляться как в перерыве работы всей системы, так и в передаче по ней ошибочной информации. Последствиями, в обоих случаях, может стать ошибочная информация о местоположении ВС ГА, например, о высоте полёта, что может привести к опасным сближениям ВС или даже авиакатастрофе, особенно на этапах полёта с ограниченным временным ресурсом (заход на посадку, смена эшелона или коридора). В данной статье приведены алгоритмы, дающие возможность быстро выявить погрешность в голосовом сообщении с борта ВС ГА при радиообмене.

Алгоритм выявления погрешностей в радиосвязном канале на основе

использования системы опорных оценок

При анализе любого сообщения, передаваемого по радиосвязному каналу с борта ВС ГА в наземный пункт необходимо учитывать следующие факторы [1,2]:

1) Информация о ВС ГА, с которого передаётся сообщение. О ВС ГА обычно известно его примерное положение. В случае большого отличия этой информации от информации, переданной по радиосвязному каналу, необходимо сделать соответствующие выводы о возможности доверять переданной информации.

2) Информация об экипаже ВС ГА. В этом случае следует быстро сделать вывод об эмоциональном состоянии человека, передающего сообщение. Это можно сделать на основе анализа параметров звуковой волны.

При этом следует учитывать такие факторы, как наличие различных частот в голосовом сообщении и их отклонение от стандартной частоты, свойственной речи конкретного члена экипажа ВС ГА [3]. Подобная информация может быть зафиксирована в определённой системе, находящейся в наземном пункте связи с ВС ГА. Эта система может анализировать количество отклонений от некоторого стандарта и при превышении некоторого допуска делать вывод о том, насколько достоверна информация, переданная голосовым сообщением по каналу связи.

Это имеет достаточно принципиальное значение для отдалённых аэродромов, где, на сегодняшний день, большая часть информации с борта ВС ГА, в том числе и навигационная, получается путём голосового радиообмена.

Предложим следующую последовательность шагов для определения достоверности подобной переданной с борта ВС ГА информации:

Выявление частотных характеристик голосового сообщения.

Сравнение этих характеристик с некоторыми стандартными.

Выявление возможного превышения предельного отклонения.

В случае возникновения подобной ситуации запросить подтверждение информации с борта ВС ГА.

Экспертиза сложившейся ситуации.

На рис.1 приведена блок-схема всей последовательности приведённых выше действий.

На основе предложенной выше последовательности действий был разработан следующий алгоритм сравнения стандартных параметров голосового сообщения с реальными, содержащимися в конкретном сообщении пилота, полученном в ходе радиосвязного обмена.

Вводится вектор, представляющий из себя совокупность стандартных параметров голосового сообщения и реальных, содержащихся в конкретном голосовом сообщении.

Введём следующие обозначения: Х^.^Хд, X!,..,Хк - набор стандартных параметров голосового сообщения,

Ук,.., - набор характеристик голосового сообщения, переданных в настоящий момент времени по каналу связи,

N - количество анализируемых характеристик,

- вектор совокупности стандартных характеристик голосового сообщения и параметров реального голосового сообщения, переданного с борта ВС ГА в настоящий момент времени.

Представляется возможным сделать вывод, что в сообщении присутствует погрешность (или имеются сомнения в его достоверности), если хотя бы по одному элементу последовательность Х^.^Хд, отличается от последовательности К1_,..,У'Л(

Следует заметить, что для анализа сообщения, переданного с борта ВС ГА, иногда может быть недостаточно одной оценки.

Вводится система опорных оценок у!,...,ут. Каждому вектору совокупности Т =

(Х!, ...,ХК; Кр ..., У^) имеет смысл поставить в соответствие некоторое значение аи характеризующее состояние голосового сообщения.

Рисунок 1 - Последовательность шагов для определения достоверности переданной с борта ВС ГА информации

Далее задаётся последовательность предельных значений Д.

В случае выполнения соотношения (_а1-у1)<ри считается, что данная ¿— я оценка не обнаружила погрешность при радиосвязном радиообмене. В противном случае, считается, что эта оценка обнаружила погрешность.

Каждой I -й оценке поставим в соответствие некое число принимающее одно из двух возможных дискретных значений 0 или 1.

Будем считать, что оно принимает значение 0, если погрешность в сообщении не выявлена или 1, если погрешность в радиосвязном обмене обнаружена.

Следует заметить, что проверяемые параметры голосового сообщения могут иметь различную степень важности. Таким образом, при оценке голосового сообщения или иного сообщения, переданного с борта ВС ГА в наземный пункт, следует учитывать и вес полученной оценки [4].

Следует провести анализ оценок по приоритету и каждой оценке поставить в соответствие численное значение, которое обозначим через т1 и определим как вес оценки относительно исследуемого параметра голосового сообщения.

Далее рассчитывается соотношение М = ^]=1т1Л1г которое сравнивается с априорно определённым из опыта предельным значением М'. В случае выполнения неравенства М<М' делается вывод, что погрешность в сообщении отсутствует, а, в противном случае, делается вывод, что погрешность обнаружена.

Блок-схема этого алгоритма приведена на рис.2.

Формирование вектора совокупности стандартных характеристик

голосового сообщения и параметров реального голосового сообщения

*

Формирование системы опорных оценок *

Формирование предельных значений по каждой реальной оценке

+

Сравнение реальных и опорных оценок по каждому параметру на предмет превышения предельного значения

превышен

Опенка обнаружила погрешность в сообщении по данному параметру

Оценка не выявила погрешность в сообщении по данному параметру

Рисунок 2 - Блок-схема алгоритма выявления погрешностей при голосовом радиосвязном обмене

Определение ошибок при обнаружении погрешностей в радиосвязном канале при голосовом обмене

При выявлении погрешности в канале связи при голосовом радиообмене могут возникать два типа ошибок:

1) I -я оценка не выявила погрешность в голосовом сообщении, хотя подобное событие имело место.

Обозначим вероятность подобной ошибки через

£1 .

Это значение может быть записано следующим образом:

е1=р(х1 = 0/х1 = 1); (1)

2) I -я оценка дала заключение о наличии погрешности в голосовом сообщении, хотя такого события на самом деле нет.

Обозначим вероятность подобной ошибки через

Это значение может быть записано следующим образом:

5;=Р(Л; = 1А = 0). ё(2)

Причиной подобных ошибок могут стать следующие факторы [5,6]:

1) недостаточный объём полученной информации;

2) погрешности аппаратуры, выявляющей погрешности в голосовом сообщении при радиообмене;

3) некие субъективные факторы, связанные с регионом, где происходит полёт ВС ГА, электро-

магнитные воздействия на аппаратуру искусственного и естественного характера, неблагоприятная метеорологическая обстановка и т.д;

4) так называемый «человеческий фактор», связанный с неверной экспертной оценкой по достоверной информации.

Сделаем предположение, что при проведении ^ й оценки рассматриваются ^ таких условий, где I = 1,..., т.

Обозначим вероятность возникновения каждого такого условия через .

Вероятность ошибки, связанной с «человеческим фактором», определим как р(Л).

Следует сделать замечание, что все перечисленные выше условия не являются независимыми, а зависят один от другого. Помимо этого, ошибки, связанные с «человеческим фактором» и с физическими явлениями объективного и субъективного характера, могут происходить одновременно.

Таким образом, используя формулу полной вероятности [7], получим выражение для вероятности ошибки 1 рода:

% =

I (1=1 г-к,

0

-[р(Д)1к1=1ЧьР(*1 = 0/г11)] (3)

Проведя тот же ход рассуждений, получим подобное выражение для вероятности ошибки 2 рода:

к

& =

(4)

-[р^к^лл^учк)]

Вероятности возникновения условий Т]\1, а также вероятности ошибок, связанных с «человеческим фактором» , 1 и 2 рода при оценке достоверности голосового сообщения по каждому отдельному фактору могут быть получены из данных наблюдений и обработки статистически:': данны::.

В случае большого количества оцениваемых факторов выражения (3) и (4) могут оказаться довольно громоздкими для вычислений. Таким образом, при проведении описанной выше процедуры следует предварительно провести анализ и сортировку по приоритетности всей полученной информации, чтобы свести число этих факторов к приемлемому минимуму.

Блок-схема алгоритма определения ошибок 1 и 2 рода приведена на рис.3.

Ввод факторов, по которым происходит оценка голосового сообщения на достоверность

X

Определение вероятностей возникновения этих условий

Определение вероятности ошибки, связанной с человеческим фактором

Определение вероятностей ошибок I и 2 рода, возникающих при оценке

наличия погрешности в голосовом сообщении по каждому фактору

>

Вычисление обобщённых ошибок 1 и 2 рода при выявлении

погрешности в голосовом сообщении при радиообмене

Рисунок 3 - Блок-схема алгоритма определения ошибок 1 и 2 рода при выявлении погрешности в

голосовом сообщении

Заключение

В данной статье были получены следующие результаты:

Предложена последовательность шагов для определения достоверности переданного с борта ВС ГА голосового сообщения.

Построена блок-схема этой последовательности.

Разработан алгоритм выявления погрешности в голосовом сообщении при радиообмене.

Построена блок-схема этого алгоритма. Разработан алгоритм определения ошибок 1 и 2 рода при выявлении

погрешности в голосовом сообщении. Построена блок-схема этого алгоритма.

ЛИТЕРАТУРА

1. Затучный Д.А., Маслов А.К., Эрич М.Й. Выбор топологии расположения наземных средств обеспечения полётов для улучшения точности выявления навигационной погрешности. - Журнал «Информатизация и связь», №4, 2019, стр. 169-173.

2. Затучный Д.А. Определение ложной информации по голосу пилота. - Труды Международного Симпозиума «Надёжность и качество», Пенза, 2010, Том 1, стр. 429-430.

3. Затучный Д.А. Метод передачи данных с борта воздушного судна в городских районах в режиме автоматического зависимого наблюдения с целью снижения эффекта отражения волн. - Научный Вестник МГТУ ГА №17 6, 2012, стр. 145-148.

4. Затучный Д.А. К вопросу о достоверности передаваемой информации в режиме автоматического зависимого наблюдения. - Труды Международного симпозиума Надёжность и качество, Том 1, 2016, стр. 225-226.

5. Затучный Д.А. Определение степени влияния среды на систему связи. - Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации, №152, 2010, стр. 91-98.

6. Яманов Д.Н. Основы электродинамики и распространение радиоволн. - М.:МГТУ ГА, 2006.

7. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей: учеб.для вузов.-5-е изд. стер./ Е.С.Вентцель.- М.: Высш. шк., 1998. - 576 с.

УДК 004.89, 004.94, 338.24 Маслобоев А.В., Путилов В.А.

Институт информатики и математического моделирования Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук», Апатиты, Россия

ПРОБЛЕМАТИКА И ИНСТРУМЕНТЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНИЯ КАДРОВОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ РЕГИОНА

В работе рассматриваются проблемы и средства информационно-аналитической поддержки управления кадровой безопасностью региона. Приводятся характеристика и классификация угроз кадровой безопасности региональной экономики, их виды и структура. Представлены результаты исследований и разработок в области создания информационных технологий управления региональной кадровой безопасностью. Предложены полимодельный комплекс, информационная технология организации мультиагентной среды моделирования и система поддержки принятия решений в сфере обеспечения кадровой безопасности. Разработки базируются на совместном применении методов концептуального, системно-динамического и мультиагентного моделирования и обеспечивают прогноз кадровых потребностей отраслей региональной экономики. Это позволяет оценить потенциальные возможности региональной системы подготовки кадров и выявить проблемные зоны по обеспечению региона трудовыми ресурсами.

Ключевые слова:

ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА, УПРАВЛЕНИЕ, КАДРОВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, РЕГИОН, ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, МУЛЬТИАГЕНТНАЯ СИСТЕМА

средственно влияет на уровень безопасности развития региона. Качественное кадровое обеспечение основных отраслей региональной экономики позволяет создать благоприятные условия для экономического роста, обеспечивает социальную стабильность и возможность выхода региона на новый технологический уровень.

Кадровая безопасность региональных социально-экономических систем определяется как комплекс организационных мер и средств информационной

Введение

Развитие и поддержание интеллектуального потенциала региона - ключ к эффективному управлению региональной безопасностью и обеспечению приемлемого уровня защищенности социально-экономической системы на перспективу с учетом динамически изменяющихся условий. В связи с этим кадровая безопасность является одной из важных составляющих региональной безопасности и непо-