Задача оценивания возможностей повышения живучести информационно-управляющих подсистем специального назначения, подвергаемых негативному внешнему воздействию Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ЗАДАЧА ОЦЕНИВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ ПОДСИСТЕМ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ, ПОДВЕРГАЕМЫХ НЕГАТИВНОМУ ВНЕШНЕМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

© Бондаренко Д.Л.*, Жбанов И.Л.*

Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации, г. Смоленск

В статье кратко повествуется о специфике функционирования информационно-управляющих подсистем специального назначения, приводятся факторы воздействующие не качество ее функционирования. Поднимается вопрос о необходимости создания способов защиты информационно-управляющих подсистем от негативного внешнего воздействия.

Ключевые слова: информационно-управляющая подсистема, негативное внешнее воздействие, функционирование, оценивание, живучесть, анализ, моделирование.

Исследование эффективности функционирования информационно-управляющей подсистемы специального назначения представляет собой триединую задачу:

- задачу анализа эффективности процесса функционирования подсистемы;

- задачу оценивания эффективности процесса функционирования подсистемы;

- задачу оптимального синтеза эффективного процесса функционирования подсистемы.

Хотя две первые задачи, часто называемые прямой задачей, имеют самостоятельное значение, конечная цель их решений состоит в оптимальном проектировании информационно-управляющей подсистемы и организации процесса ее функционирования, обеспечивающих достижение цели с наибольшей вероятностью в решении задачи синтеза.

Анализируя функционирование информационно-управляющей подсистемы с учетом ее живучести, можно получить качественные и количественные оценки живучести сложных систем некоторого класса (с заданной конфигурацией, целью) при изменении условий функционирования, класса решаемых задач и структуры самой системы, связанной с отказами элементов в результате внешнего негативного воздействия [2].

* Преподаватель кафедры Радиоэлектронного вооружения (войсковой противовоздушной обороны), кандидат технических наук.

* Преподаватель кафедры Радиоэлектронного вооружения (войсковой противовоздушной обороны), кандидат технических наук.

Одной из особенностей анализа функционирования живучих информационно-управляющих подсистем является невозможность исчерпывающего определения условий функционирования, замера параметров в ходе функционирования, выбора эталонного образца. В связи с этим наибольшая роль при анализе живучести действующих информационно-управляющих подсистем и проектных решений отводится имитационному моделированию.

При анализе проектируемых систем для оценки живучести необходимо располагать моделью, устанавливающей зависимость характеристик от параметров системы, определяющих ее конфигурацию, условия работоспособности и функционирования, рабочую нагрузку и т.п.

Целью моделирования считается получение информации о возможностях и особенностях функционирования информационно-управляющих подсистем в условиях негативного внешнего воздействия.

В наиболее общем виде без учета воздействия противника процесс функционирования вычислительного средства может быть описан общей моделью календарного планирования с учетом минимизации затрат, выполнения условий очередности обработки требований, обработки в заданном объеме в зависимости от приоритетности поступающих требований, длительности перерывов для перестройки структуры и т.п. Такая постановка задачи достаточно сложна, и решить ее практически невозможно.

Специфика функционирования информационно-управляющей подсистемы в комплексах управления специального назначения вносит дополнительные условия в задачу. Совокупность заявок, предназначенных для решения в информационно-управляющей подсистеме, с целью обслуживания определенного типа объектов, содержит строго определенное их количество. Алгоритмы заявок и требуемые ресурсы для их решения известны. На длительность выполнения заявок и срок получения решения налагаются ограничения в виде директивных времен, превышение которых приводит к потере заявки, что требует повторного решения, а в некоторых случаях влечет за собой невыполнение поставленной задачи [3].

Таким образом задача заключается в разработке метода оценки и повышения живучести информационно-управляющих подсистем, подвергаемых негативному внешнему воздействию. Необходимо выработать рекомендации по построению живучей информационно-управляющей подсистемы, способной сохранять основные показатели качества не ниже допустимых пределов после наиболее вероятного негативного воздействия по ней. В качестве исходных данных для описания информационно-управляющей подсистемы используем количество и типы ЭВМ, входящих в ее состав, структуру связей. В качестве исходных данных для описания рабочей нагрузки информационно-управляющей подсистемы используем количество и типы объектов, обслуживаемых пунктом управления специального назначения, в состав которого включен рассматриваемая информационно-управляющая подсистема, совокупность задач для обслуживания каждого объекта и количество их вызо-

вов за определенный период времени, директивные сроки их решения. При описании процесса функционирования информационно-управляющей подсистемы в качестве исходных данных используем информацию о возможности решения определенной задачи на определенной ЭВМ и о типе системы, установленной на каждой ЭВМ. Для описания воздействия противника используем количество и тип средств воздействия и варианты их применения.

Как видно в такой постановке, задача представляется в виде задач анализа и синтеза. На этапе анализа осуществим выбор наиболее вероятного варианта поражения и проводим оценку ущерба показателей качества информационно-управляющей подсистемы. Определим их остаточные значения. На этапе синтеза проанализируем полученные результаты и рассмотрим несколько возможных способов повышения живучести информационно-управляющей подсистемы. Выберем наиболее эффективный способ по критерию оптимальности с учетом стоимостных показателей. Выработаем рекомендации по построению живучей информационно-управляющей подсистемы, вычислим необходимые мероприятия пассивной защиты и выберем ее базовый элемента из числа существующих и перспективных [4].

Рассмотрим обще случаи негативного внешнего воздействия по информационно-управляющим подсистемам специального назначения. Основными поражающими факторами являются ударное и осколочное воздействия. Для создания точных моделей, описывающих процесс воздействия по целям, необходимо знать тип предполагаемых средств воздействия, выделенное количество боеприпасов для поражения цели, способ применения боевых средств, закон поражения цели, наличие ошибок прицеливания, баллистических и систематических ошибок и законы их распределения, точку прицеливания для каждого боевого средства Проблема обеспечения живучести элементов информационно-управляющей подсистемы в условиях воздействия противника является достаточно изученной.

Наиболее простые аналитические модели однократного воздействия по одиночной точечной цели в данной работе рассмотреть не представляется возможным. Такие модели хорошо известны и широко используются, как в отечественной, так и в зарубежной литературе. Они наиболее адекватно отражают применение ядерного оружия или воздействия высокоточного оружия, или обычных средств воздействия по малоразмерным целям.

Для оценки последствий воздействия противника по информационно-управляющей подсистемы используем площадные модели. Основным показателем в них является вероятность поражения (не поражения) цели при различных ситуациях. Как правило, для моделей делаются следующее допущения:

1. Цель и боевое средство аппроксимируются некоторыми площадными фигурами. В зависимости от рассматриваемой ситуации боевое средство наводится или нет прямо на цель.

2. Направление отклонения доставки по дальности и по курсу совпадает с осями ОХ и OY в плоскости земли. Поскольку система коор-

динат может быть выбрана произвольно, то потери за счет обобщения при таком допущении отсутствуют. Центр цели имеет координаты (и, V). Как правило, функции плотности вероятности ошибки доставки в направлениях ОХ и OY имеют вид:

Л (х-и) = -

/у (У - V) = -

1

лД

ж 8х 1

-• ехр

л12ж

• ехр

(х-и)2 ■

х2 .

(х-и)

23 2

(1)

(2)

3. При прицельной доставке боевые средства имеют ошибки баллистическую и прицеливания в направлениях ОХ и ОУ. Если боевое средство наводится на цель, то для него существует ошибка прицеливания в направлении дальности и курса Х1 и Расположение цели, точки падения боеприпаса и ошибок представлено на рис. 1. Предполагается, что случайные переменные Х1 и независимы и каждая имеет нулевое среднее значение и соответствующие нормальные функции плотности вероятности.

4. Вероятность поражения цели в точке (и, V) при падении боевого средства в точку (X, У) задается трехпараметрической функцией ущерба [1].

Д(и - X,У - У) = Д0 ехр

(

- Д

^ - X

к

(у - у ^

V ку У

2\

(3)

Параметры Rx и RY есть соответственно радиусы поражения

У

0

Уа 1 1 1 1 хс т 1 пц

Ус 1 ч---- 1 1 1 / 1 IV/ 1 \Ец

Уб 1 1 1 1 1 1

1 Тпд 1 1 1 1 1 1 1

а и

X

Рис. 1. Расположение цели, точки падения боеприпаса и ошибок боевого средства в направлениях 0Х и 0У, а Do - максимальная вероятность поражения, имеющая место в точке падения боевого средства

+

V

У

У

Список литературы:

1. Бабич В.К., Баханов Л.Е., Герасимов Г.П. и др. Авиация ПВО России и научно-технический прогресс. Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра / под ред. Е.А. Федосова. - М., Дрофа, 2001.

2. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. - СПб.: Питер, 2006.

3. Морозов А.В., Павлюченков С.Н. Проблемы построения высокопроизводительных вычислительных систем в образцах вооружения войсковой ПВО // Научно-технический сборник «Оборонная техника». - М., ФГУП НТЦ «Информтехника», 2009. - № 4-5, рег. № 89/32.

4. Морозов А.В., Павлюченков С.Н. Построение корректной системы питания перспективных вычислительных систем реального времени // Смоленское региональное отделение АВН. Информационный бюллетень № 18. -Смоленск: ВА ВПВО ВС РФ, 2009.