Способ распределения защитного ресурса по элементам сети многоканальной радиосвязи, образованной ретрансляторами на БПЛА и наземными пунктами управления, в условиях воздействия деструктивных факторов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

«C@yL@qyiym-J®yrMaL»#7îl9),2©2© / TECHNICAL SCIENCE

УДК 621.391

Егрушев Владимир Евгеньевич преподаватель, кандидат технических наук Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М.Буденного

Забело Александр Николаевич Доцент кафедры, кандидат военных наук, доцент Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М.Буденного

Орлов Евгений Васильевич Доцент кафедры, кандидат технических наук, доцент Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М.Буденного

Якушенко Сергей Алексеевич профессор, кандидат технических наук, доцент Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М.Буденного

DOI: 10.24411/2520-6990-2020-11489 СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИТНОГО РЕСУРСА ПО ЭЛЕМЕНТАМ СЕТИ МНОГОКАНАЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ, ОБРАЗОВАННОЙ РЕТРАНСЛЯТОРАМИ НА БПЛА И НАЗЕМНЫМИ ПУНКТАМИ УПРАВЛЕНИЯ, В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕСТРУКТИВНЫХ ФАКТОРОВ

Egrushev V.E.

Lecturer, Candidate of Technical Sciences Military Academy of Communications Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny

Zabelo A.N.

Associate Professor, Candidate of Military Sciences Military Academy of Communications Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny

Orlov E.V.

Associate Professor, Candidate of Technical Sciences Military Academy of Communications Marshal of the Soviet Union S.M.Budyonny, (Saint Petersburg)

Yakushenko S.A.

Professor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Military Academy of Communications Marshal of the Soviet Union S.M.Budyonny

METHOD FOR DISTRIBUTING A PROTECTIVE RESOURCE BY ELEMENTS OF A MULTICHANNEL RADIO NETWORK FORMED BY UAV RELAY TRANSMITTERS AND GROUND CONTROL ITEMS, UNDER CONDITIONS OF INFLUENCE OF DESTRUCTIVE FACTORS

Аннотация

В статье описывается способ распределения защитного ресурса сети многоканальной радиосвязи, образованной ретрансляторами, размещенными на БПЛА и наземными пунктами управления, при максимальном воздействии внешних деструктивных факторов в условиях неопределенности и ограниченном ресурсе сети. Abstract

The article describes a method for distributing the protective resource of a multichannel radio communication network formed by repeaters located on UAVs and ground control points, with the maximum impact of external destructive factors in conditions of uncertainty and a limited network resource.

Ключевые слова сеть многоканальной радиосвязи, устойчивость связи, деструктивные факторы, метод последовательных приращений.

Keywords: multichannel radio communication network, communication stability, destructive factors, sequential increment method.

Важной задачей при организации объемных транспортных сетей многоканальных радиолиний связи (МКРС) с размещением ретрансляторов на БПЛА является повышение устойчивости сети, в условиях воздействия различных деструктивных факторов (ДСФ) [1].

Повышения устойчивости возможно за счет оптимального распределения ресурса сети МКРС. Однако, известные методы распределения ресурса не позволяют провести анализ возможности защиты сети от максимального воздействия ДСФ в

условиях неопределенности, при ограничении ресурса сети. Для решения данной задачи необходимо определить стратегию воздействия ДСФ на элементы сети и оптимально распределить ресурсы сети МКРС для повышения устойчивости в наихудших внешних условиях. Оценка устойчивости сети МКРС на основе морфологических параметров с учетом воздействия внешних ДСФ приведена в работе [2] и определяется выражением:

TECHNICAL SCIENCE / <<Ш1ШетУМ~^®УГМа1>#7(1Ш,2©2©

Р

У.Сеть

N

=Х а

1-П

j=1

1-ПП

¿=1 k=1

1-П

Г=1

1-5

{kr)

1-ß

{kijn)

p(kijn) 1 У.Ср

У J

. (1)

где 1=1, I - интервалы линии связи; ]=1, J - линии передачи в НС сети МКРС; п=1, N - количество направлений связи (НС) в сети; р*к - вероятности доступности к к-ому элементу сети; Ъ^кгГ - наличие связности к-ого средства с другими средствами в сети; Я - ресурс средства сети; РуСр - вероятность устойчивости к-ого средства; Ру НС - вероятность устойчивости НС.

Алгоритм распределения средств воздействия ДСФ будет включать следующие этапы: 1. Определить начальные значения переменных:

А ) = 11 р.НС„,

где

^ С)

A =П P

(2)

^УНс, = 1 , где п=1, К

2. Определить значение матрицы приращения целевой функции ||ДЫ||^.[ 2].

3. Определить пару индексов Ь):

Ды = max (а; -Д- )

4. Вычислить текущее значение функция и новые значения параметров:

, 1 о

К= К-1 + Д», F = о

5. Вычислить новые значения величин:

5.1 Влияние нераспределенных средств после назначения Н-ого средства ДСФ на п-ом НС:

A ) =

A-1)

(3)

(4)

(5)

у.НС,

5.2 Вероятность устойчивости 1-ого НС в (^1)-ом шаге распределения средств ДСФ:

(t)

У.НС,

ЯуНс,, если п *1

РУжДнсЛ/г ,если п t=t+l.

6. Проверить условие ^У: если нет - перейти к п. 1; если да - перейти к п.7.

7. Результат:

(6)

F(z0) = F^Uzln^(htJt)

(7)

На основе вышеописанного алгоритма распределения средств воздействия можем определить максимальное воздействие ДСФ. С учетом этого находится гарантированная устойчивость и осуществляется управление сетью, которое заключается в воздействии органов управления на элементы сети, путем распределения имеющегося ресурса. Решение задачи возможно методом последовательных приращений, с помощью замены функции нормированной устойчивости НС сети выпуклыми оболочками Fn(xn) с последующей максимизацией функции F(X) [3].

Имеется п НС сети МКРС, приращение устойчивости п-ого НС осуществляется за счет применения на нем части ресурса хп, под которыми понимаем защитные меры. Оптимальное распределение ресурса, ограниченного сверху величиной Ь, между НС определяется формулой:

N

F (X ) = z F (x)

n=1

тах,

X

(8)

при

условии

ограничений:

X = Е

x„

Г N \

<Ь,Ь^{0,1,2,...}, Ь - ве-

V п=\ у _

личина, ограничивающая общий ресурс; хп=1, Ь,

п=ТГК.

Для оптимизации используем процесс последовательного распределения ресурса частями ДхП на ^м шаге процесса, при этом, доля используемого ресурса хп может быть представлена суммой частей

ы

ресурса за все ё шагов.

г=1

Оптимальная величина приращения аргумента хп определяется условием, в котором средний прирост функции приращения устойчивости п-ого НС был максимальным. Оптимальная величина шага Дх'пт определяется условием:

1

n

v=1

t

/ technical science

Фт) = max

Ax„

AF

(t)

Ax!

(t)

n

0<Ax®<b; ^

(i) ^(im) _ средний прирост функции при-

(9)

ращения устойчивости n-ого НС из Ах® единиц ресурса на t-м шаге процесса и его максимальное значение; AF® - прирост функции приращения устойчивости n-ого НС на t-м шаге процесса.

При этом максимальное значение приращения устойчивости можно записать в виде [4]: N d

F (X, ) = max X Fn ( Xn ) = max £ £ ¿¡it = ^)

где Ах®,

Ах„ ) -

хп приращение ресурса и его максимальное значение на ^м шаге процесса;

N

х

n=1

Ax„ ,n

n=1 /=1

(10)

Таким образом, формула (10) позволяет получить приближенное решение задачи распределения ресурса сети МКРС с целью максимизации устойчивости в условиях фиксированных воздействий ДСФ.

Решение состоит в оптимизации выпуклыми оболочками с шагами по сопряженным точкам (обеспечивать ускоренное увеличение приращения устойчивости до максимума путем перешагивания несопряженных точек).

Таким образом, алгоритм повышения устойчивости сети (НС) путем распределения ресурса сети включает следующие этапы:

1. Задать общие ресурсы сети МКРС хп=1, Ь и нормированное значение устойчивости НС, с учетом использования части ресурса в ^ом шаге распределения ) (Хп ) .

2. Записать начальные значения текущих величин:

40}= 0, *(0)= *, ^(х) = Еп(хя) (11)

3. Из начала координат провести касательную семейству кривых Р® (хп).

4. В соответствии с точкой касания (сопряженная точка) определяются величины АхПт), АР'Пт).

5. Вычисление текущего значения неизрасходованного ресурса:

b(t) = b(t_) _ Ax^'m)

п

( )

(12)

X

XI

t Ф L

Д'_1)

im

(13)

Ft = Ft _1

AF

(t)

F,= 0

перейти к п.3. 9. Запись решения:

х0=К }n ,f ( Xo) = F (d ).

(14)

(15)

6. Проверка условия Ь )<0: да - перейти к п.9, нет - перейти к п.7 (t=t+7).

7. Вычисление текущего значения компонент вектора X(t):

,Н)

г '+Ax(m) t = t

^ n n т

8. Вычисление текущего значения целевой функции по формуле:

Ресурс сети МКРС распределяется таким образом, чтобы в наихудших внешних условиях обеспечить наилучшую вероятность устойчивости сети. В соответствии с вышеизложенным, процесс максимизации функции устойчивости осуществляется в два этапа и продолжается до тех пор, пока устойчивость не достигает соответствия требуемому значению, обусловленному потенциальными возможностями сети.

Список литературы:

1. Якушенко С.А., Сазонов М.А., Бибарсов М.Р. Радиорелейные и спутниковые системы передачи специального назначения. Часть 1: Учебник. В 2-х частях / Под ред. С.А. Якушенко. СПБ. ВАС, 2016. 486 с.

2. Егрушев В.Е., Забело А.Н., Орлов Е.В., Якушенко С.А. Методика оценки устойчивости сети многоканальной радиосвязи, образованной ретрансляторами на БПЛА и наземными пунктами управлени, в условиях воздействия деструктивных факторов. Журнал «Со1^Шшт-|ошгпа1», выпуск №5 (57), 2020, стр. 67.

3. Концыняк М.А., Якушенко С.А., Веркин С.С., Дворовой М.О. Теория и правщика защиты многоканальных сетей радиосвязи от системы комплексного воздействия. Часть 1. Модель противоборства систем воздействия и связи. - ВАС, 2007. -76 с

4. Семенов С.С. и др. Методы принятия решений в задачах оценки качества и технического уровня сложных технических систем/ Под ред. д-ра техн. наук, проф. Е.А. Рубиновича. - М.: ЛЕНАНД, 2016. - 520с.

t

n