СПОСОБ ВЫБОРА МИНИМАЛЬНОГО МНОЖЕСТВА ДЕМАСКИРУЮЩИХ ПРИЗНАКОВ, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТА С ДАННОЙ ДОСТОВЕРНОСТЬЮ Российский патент 2016 года по МПК G06N5/00 G06F15/80 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники, а именно к области контроля системы связи.

Известен способ для инициализации моделирования поведения технической установки и система моделирования для технической установки (Способ для инициализации моделирования поведения технической установки и система моделирования для технической установки. Патент РФ №2213372, кл. G06F 1/00, 1998).

Способ учитывает реальное поведение технического объекта, содержащего множество компонентов, и включает определение схемотехнических характеристик элементов технологической структуры и установление их взаимосвязи.

Недостатком способа является то, что оператору априорно не известны демаскирующие признаки (ДМП), характерные для элементов технического объекта, не рассматриваются процессы их возникновения, отсутствует возможность моделирования процессов вскрытия технического объекта и воздействия на его элементы.

Другим способом является способ моделирования процессов обеспечения технической готовности сетей связи при технической эксплуатации (Способ моделирования процессов обеспечения технической готовности сетей связи при технической эксплуатации и система для его реализации. Патент РФ №2336566, кл. G06N 1/00, 2008). В способе-прототипе определяют схемотехнические характеристики элементов сложной технологической структуры (СТС), устанавливают их взаимосвязи, разделяют все связи между всеми элементами принципиальной схемы СТС на основные и резервные, задают произвольную комбинацию повреждений элементов СТС, определяют значения показателя аварийности состояния связей между элементами СТС, в случае неравенства этого показателя нулевому значению восстанавливают работоспособность СТС, изменяя ее замещением поврежденных связей резервными, определяют значения показателя восстановления работоспособности СТС и вырабатывают прогноз состояния измененной СТС, производят описание структуры сети связи, моделируют процесс обеспечения технической готовности при эксплуатации сети связи, имитируют различные виды отказов, повреждений и сбоев основных элементов сетей связи, обеспечение технической готовности сетей связи моделируют на нескольких уровнях, причем на первом уровне (оперативном) обеспечение технической готовности моделируют за счет введения резервных линий (каналов) связи, на втором уровне (оперативно-техническом) обеспечение технической готовности моделируют за счет введения резервных средств связи, на третьем (техническом) уровне обеспечение технической готовности моделируют за счет проведения восстановления отказавших (поврежденных) средств связи, осуществляют сбор статистики и прогнозирование технического состояния основных элементов сетей связи, осуществляют расчет основных показателей функционирования сетей связи.

Недостатками способа является то, что осуществляется восстановление (реконфигурация) сетей связи только после воздействий, не моделируются характерные демаскирующие признаки элементов сети связи и ДМП из-за отказов, сбоев, повреждений, на основе которых производится обнаружение, распознавание ДМП и вскрытие элементов сети связи, не производятся измерения значений параметров ДМП на функционирующей сети связи, не осуществляется расчет показателей обнаружения, распознавания, вскрытия, разведзащищенности сети связи, достоверности и полноты контроля сети связи и сравнение их с требуемыми.

Наиболее близким (принятым за прототип) по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ контроля демаскирующих признаков системы связи (Способ контроля демаскирующих признаков системы связи. Патент РФ №2419153, кл. G06N 5/00, 2011). В способе-прототипе описывают структуры сети связи, имитируют различные видов отказов, повреждений и сбоев основных элементов системы связи, формируют модель системы связи с демаскирующими признаками ее элементов до начала функционирования, с использованием модели системы связи имитируют возникновение демаскирующих признаков элементов системы связи, процессы их обнаружения и распознавания, моделируют появление демаскирующих признаков элементов системы связи, таких как узлов связи, линий и каналов связи, образованных средствами волоконно-оптической, проводной, радиорелейной, тропосферной, спутниковой связи, на основе имитации возникновения различных видов эксплуатационных отказов (сбоев), аварийных повреждений, отказов (сбоев) программного обеспечения элементов системы связи, по результатам моделирования системы связи определяют набор наиболее информативных демаскирующих признаков элементов системы связи, подлежащих контролю, и на их основе рассчитывают значение показателя разведзащищенности моделируемой системы связи и сравнивают с требуемым значением, в случае несоответствия показателя разведзащищенности требуемому значению реконфигурируют моделируемую систему связи и заново имитируют процесс ее функционирования, в случае выполнения требований по показателю разведзащищенности рассчитывают значения показателей достоверности и полноты контроля моделируемой системы связи и сравнивают их с требуемыми значениями, в случае несоответствия показателей достоверности и полноты контроля требуемым значениям изменяют параметры контроля, в случае выполнения требований развертывают реальную систему связи, на которой измеряют значения параметров демаскирующих признаков, на основе которых рассчитывают и сравнивают показатель разведзащищенности реально функционирующей системы связи с требуемым значением, в случае невыполнения требования реконфигурируют функционирующую систему связи, в случае выполнения требований рассчитывают значения показателей достоверности и полноты контроля функционирующей системы связи и сравнивают их с требуемыми значениями, в случае несоответствия показателей достоверности и полноты контроля требуемым значениям изменяют параметры контроля функционирующей системы связи.

Недостатками способа прототипа является то, что не моделируется служебная и оперативная нагрузка, не моделируются характерные ДМП элементов сети связи из за деструктивных программных воздействий, перемещения элементов системы связи и факторов природного воздействия. Набор наиболее информативных ДМП определяется на основе заданного значения информативности, при этом не учитываются такие параметры ДМП, как стоимость создания канала измерения, время контроля и время существования ДМП.

Техническим результатом заявленного технического решения является существенное сокращение количества контролируемых системой контроля параметров (ДМП). При этом обеспечивается сохранение заданного уровня информированности об объекте контроля. Что позволит минимизировать использование сил и средств контроля (измерений) и сохранить заданный уровень информированности о состоянии объекта контроля.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе выбора минимального множества демаскирующих признаков, необходимого для идентификации объекта с заданной достоверностью, включающем описание структуры системы связи, формирование модели системы связи, имитацию различных видов отказов, повреждений и сбоев элементов системы связи, согласно изобретению, имитируют нагрузку системы связи (служебную и оперативную), фиксируют характеристики системы связи имеющие отличительные признаки, рассчитывают информативность демаскирующих признаков, рассчитывают долю времени, в течение которого демаскирующий признак доступен средствам контроля (разведки), рассчитывают совокупность содержательной меры информации, учитывающую временные характеристики проявления демаскирующего признака, ранжируют демаскирующие признаки согласно временных характеристик проявления демаскирующего признака, записывают результат в матрицу, присваивают каждому зафиксированному демаскирующему признаку значение стоимости создания канала измерения, рассчитывают относительную стоимость создания канала измерения, выбирают первые два элемента матрицы и соответствующие им значения стоимости создания канала измерения, сравнивают относительные стоимости создания каналов измерения, исключают из матрицы демаскирующий признак с минимальным значением относительной стоимости создания канала измерения, рассчитывают вероятность вскрытия системы связи, сравнивают с требуемой вероятностью вскрытия, в случае выполнения требования продолжают дальнейшую выборку элементов матрицы, в случае невыполнения требования возвращают последний исключенный из матрицы демаскирующий признак, выводят множество наиболее значимых демаскирующих признаков.

Предлагаемый способ поясняется следующим чертежом:

Фиг.1 - блок-схема алгоритма выбора минимального множества ДМП необходимых для идентификации объекта с заданной достоверностью.

Реализация заявленного способа поясняется блок-схемой алгоритма выбора минимального множества демаскирующих признаков системы связи (фиг.1).

В блоке 1 происходит ввод данных. Исходными данными являются:

- заданные значения вероятностей: обнаружения ДМП элементов системы связи P_обн и распознавания ДМП элементов системы связи Р_расп;

- данные о системе связи: состав, структура системы связи; матрица связности системы связи; матрица маршрутизации; матрица приоритетов сообщений, передаваемых по системе связи;

- вероятности появления характерных ДМП элементов системы связи;

- требуемая вероятность вскрытия элемента системы связи P_{вскр тр};

- задается стоимость всех потенциально возможных каналов измерения X.

В блоке 2 происходит формирование модели системы с характерными демаскирующими признаками ее элементов. Формирование модели системы связи является известной процедурой и проводится по правилам, изложенным в кн.: Иванов Е.В. Имитационное моделирование средств и комплексов связи и автоматизации. СПб.: ВАС, 1992. - 206 с., стр.109-124.

В блоке 3 происходит имитация служебной и оперативной нагрузки.

В блоке 4 происходят имитация возникновения:

- эксплуатационных отказов;

- сбоев программного обеспечения;

- техногенных повреждений;

- перемещения элементов системы связи;

- факторов природного воздействия;

- деструктивных программных воздействий,

и появления на их основе ДМП.

Имитация возникновения отказов, сбоев элементов СС и появления на их основе ДМП осуществляется с использованием известных методов генерации (имитации), зависящих от вида распределения разыгрываемых величин, характеризующих математические ожидания времени возникновения внешних воздействий (Имитационное моделирование средств и комплексов связи и автоматизации. Иванов Е.В. СПб.: BAC, 1992. С.9-18;

Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World: Учеб. пособие. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 368 с.).

В блоке 5 происходит фиксация возникших ДМП.

В блоке 6 рассчитывают информативность полученных ДМП. Расчет информативности описан в «Способ построения защищенной системы связи», патент RU 2459370, H04L 12/00.

В блоке 7 рассчитывают долю времени, в течение которого ДМП доступен средствам контроля (разведки) К_н.

Под коэффициентом исправного действия понимается отношение среднего времени исправной работы к общему времени функционирования системы.

Учитывая, что частота проявления и время существования являются величинами определяющими временные характеристики ДМП, а T_{контроля} - характеристика, относящаяся к времени контроля, то по аналогии с коэффициентом полезного действия возможно свернуть частные временные показатели

$$K_{н}=\frac{{\overline{n}}_{проявлДМП}\cdot {\overline{t}}_{сущДМП}}{T_{контроля}}$$ ,

где $${\overline{t}}_{сущДМП}$$ - среднее время существования ДМП при каждом проявлении;

$${\overline{n}}_{проявлДМП}$$ - среднее количество проявлений ДМП; контроля - общее время контроля ДМП.

К_н - доля времени, в течение которого ДМП доступен средствам контроля (разведки).

В блоке 8 рассчитывают совокупность содержательной меры информации, учитывающую временные характеристики проявления ДМП_З.

Учитывая, что K_н ДМП и информативность ДМП являются безразмерными величинами, в идентичном диапазоне от 0 до 1, то возможна мультипликативная свертка (Основы систем поддержки принятия решений: Курс лекций / Н.А. Соловьев, Е.Н. Чернопрудова, Д.А. Лесовой. - Оренбург: 2011) следующего вида:

К_з=К_н·К_инф,

где К_н - доля времени, в течение которого ДМП доступен средствам контроля (разведки);

К_инф - информативность ДМП;

К_з - совокупность содержательной меры информации, учитывающую временные характеристики проявления ДМП.

В блоке 9 ранжируют ДМП согласно К_з по возрастанию от минимального значения до максимального.

В блоке 10 записывают полученные значения в матрицу I размером (1×N),

где N - общее количество зафиксированных ДМП.

В блоке 11 присваивают каждому зафиксированному ДМП значение X стоимости создания канала измерения согласно исходных данных

В блоке 12 рассчитывают относительную стоимость создания канала измерения i-го ДМП.

Под относительной ценой понимается цена, измеренная в сравнении с ценой на товар-эталон, принятый за единицу (Новый экономический словарь / Под редакцией А.Н. Азрилияна - М.: Институт новой экономики, 2006). В рамках данного способа под товаром-эталоном понимают максимальную стоимость создания канала измерения для зафиксированных ДМП (X_max). Расчет относительной стоимости производится следующим образом:

$$K_c=\frac{X_i}{X_{\max }}$$ , i={1, 2, …, N},

где X_i - стоимость создания канала измерения i-го ДМП;

X_max - максимальная стоимость создания канала измерения для зафиксированных ДМП;

K_c - относительная стоимость создания канала измерения i-го ДМП.

В блоке 13 выбирают первые два элемента матрицы I и соответствующие им значения K_c1. и K_c2.

В блоке 14 сравнивают K_c отобранных ДМП на выполнение условия K_c≥K_c2, если условие выполняется, то переходят к блоку. Счетчику y присваивают значение 0.

В случае совпадения исключают первый элемент матрицы I.

В случае несовпадения исключают второй элемент матрицы I.

В блоке 15 исключают первый элемент матрицы I.

В блоке 16 исключают второй элемент матрицы I.

В блоке 17 рассчитывают вероятность вскрытия элемента сети связи P_вскр.

Расчет вероятности вскрытия элемента сети связи описан в «Способ контроля демаскирующих признаков системы связи», патент РФ №2419153, G06N 5/00.

В блоке 18 сравнивают Р_вскр и Р_{вскр тр} на выполнение условия Р_{вскр тр}<Р_вскр.

В случае совпадения выбирают первые два элемента матрицы I и соответствующие им значения K_c1. и K_c2.

В случае несовпадения возвращают последний исключенный ДМП.

В блоке 19 возвращают последний исключенный ДМП.

В блоке 20 проверяют значение счетчика y на выполнение условия y=1.

В случае совпадения выводят множество наиболее значимых ДМП.

В случае несовпадения из матрицы I исключают второй элемент пары отобранной в блоке 13.

В блоке 21 из матрицы I исключают второй элемент пары отобранной в блоке 13.

В блоке 22 счетчику y присваивают значение 1.

В блоке 23 выводят множество наиболее значимых ДМП.

Выходными данными является минимальное множество наиболее информативных ДМП, необходимых для идентификации объекта с заданной достоверностью.

В результате за счет сокращения количества контролируемых системой контроля параметров (ДМП) минимизируют использование сил и средств контроля (измерений) и сохраняют заданный уровень информированности о состоянии объекта контроля, обеспечивая тем самым достижение технического результата.

Изобретение относится к области радиотехники. Техническим результатом изобретения является существенное сокращение количества контролируемых системой контроля параметров. Способ заключается в формировании модели системы связи, имитировании нагрузки, моделировании появления демаскирующих признаков элементов сети связи. Способ включает в себя фиксирование полученных демаскирующих признаков и расчет их информативности. Далее по способу рассчитывают долю времени, в течение которого демаскирующий признак доступен средствам контроля (разведки), рассчитывают совокупность содержательной меры информации. Упорядочивают демаскирующие признаки, записывают результат в матрицу. Присваивают каждому зафиксированному демаскирующему признаку значение стоимости создания канала измерения, рассчитывают относительную стоимость создания канала измерения. Выбирают элементы матрицы и соответствующие им значения стоимости создания канала измерения, рассчитывают вероятность вскрытия системы связи, сравнивают с требуемой вероятностью вскрытия. Последовательно извлекая из матрицы демаскирующие признаки, определяют множество наиболее значимых ДМП. 1 ил.

Способ выбора минимального множества демаскирующих признаков необходимого для идентификации объекта с заданной достоверностью, включающий описание структуры системы связи, формирование модели системы связи, имитацию различных видов отказов, повреждений и сбоев элементов системы связи, отличающийся тем, что имитируют нагрузку системы связи (служебную и оперативную), фиксируют характеристики системы связи, имеющие отличительные признаки, рассчитывают информативность демаскирующих признаков, рассчитывают долю времени, в течение которого демаскирующий признак доступен средствам контроля (разведки), рассчитывают совокупность содержательной меры информации, учитывающую временные характеристики проявления демаскирующего признака, ранжируют демаскирующие признаки согласно временных характеристик проявления демаскирующего признака, записывают результат в матрицу, присваивают каждому зафиксированному демаскирующему признаку значение стоимости создания канала измерения, рассчитывают относительную стоимость создания канала измерения, выбирают первые два элемента матрицы и соответствующие им значения стоимости создания канала измерения, сравнивают относительные стоимости создания каналов измерения, исключают из матрицы демаскирующий признак с минимальным значением относительной стоимости создания канала измерения, рассчитывают вероятность вскрытия системы связи, сравнивают с требуемой вероятностью вскрытия, в случае выполнения требования продолжают дальнейшую выборку элементов матрицы, в случае невыполнения требования возвращают последний исключенный из матрицы демаскирующий признак, выводят множество наиболее значимых демаскирующих признаков.