СПОСОБ СЕТЕВОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ ОБРАБОТКИ И ОБМЕНА РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ Российский патент 2018 года по МПК G01S13/91 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в автоматизированных системах управления, построенных на принципах сетевой информационной структуры, в части, касающейся передачи и обмена радиолокационной информацией (РЛИ) в автоматизированной системе обработки и обмена радиолокационной информацией (АСОО РЛИ).

В случае, когда система содержит несколько источников РЛИ, отвечающих за обзор воздушной обстановки в разных областях пространства, то есть имеющих разные зоны ответственности, возникает необходимость в ситуационной осведомленности потребителей РЛИ, не имеющих прямых (некоммутируемых) каналов связи с сетевой информационной структурой. Система может содержать несколько узлов, объединенных в сеть. Узел представляет собой сервер обработки РЛИ с подключенным к нему шлюзом телекодовой информации. В таком случае новая РЛИ, вводимая одним узлом, распространяется всем остальным, так как в общем случае узлы соединены между собой по полносвязной топологии. Все вышесказанное приводит к одновременному существованию в сети множества копий одной и той же информации, вследствие чего увеличивается время ее прохождения по сети. Также вероятен случай, когда отправленная информация через некоторое количество промежуточных узлов возвращается на источник. При ограниченной пропускной способности линий передач данная излишняя информация приводит к снижению пропускной способности сети. Обработка повторно полученной информации снижает производительность узлов АСОО.

Из уровня техники известны следующие аналоги, направленные на решение данной проблемы.

«Способ обработки радиолокационной информации в сетевой информационной структуре автоматизированной системы управления» [1] применяется на сервере сетевой информационной структуры [2] и подразумевает выдачу обработанной информации в сеть в том же виде, в каком она была получена, что влечет за собой дублирование информации. Недостаток данного способа заключается в том, что такая повторная информация не подвергается фильтрации.

Организация сетей с ячеистой (mesh) топологией на основе Ad hoc [3, 4]. Решения на основе технологии Ad hoc являются проприетарными (коммерческими, разработанными по закрытым стандартам), что не позволяет применять их в изделиях, предназначенных для вооруженных сил Российской Федерации.

Связка алгоритмов динамической маршрутизации и фильтрации данных. Поскольку основной объем информации, передаваемой в сети АСОО РЛИ, составляют данные о трассах воздушных объектов (ВО), применение алгоритмов динамической маршрутизации и фильтрации данных не способно в полной мере решить описанную выше проблему, так как они не специализированы на передаче РЛИ и не позволяют ввести критерии фильтрации информации по признакам, характерным для трасс ВО - координаты ВО, номера источников трассы.

Ближайшим аналогом, принятым за прототип предлагаемого изобретения, является «Сетевая автоматизированная система передачи радиолокационной информации» [5]. Указанная сетевая автоматизированная система передачи радиолокационной информации (САСП РЛИ) предназначена для передачи РЛИ от источников потребителям РЛИ с минимальными задержками на передачу и обработку РЛИ за счет использования высокоскоростных линий связи и алгоритмов сетевой обработки. САСП РЛИ состоит из ряда источников РЛИ: радиолокационные станции (РЛС), радиолокационные комплексы (РЛК). В состав САСП РЛИ входят потребители РЛИ: зенитно-ракетные системы и комплексы, истребительная авиация и другое. Источники и потребители РЛИ соединены по выходу первых и входу-выходу вторых через шлюзы телекодовой информации (ШТКИ) с входами-выходами серверов обработки РЛИ, компьютерной сети (КС), соединенной с выходами этих сервером, а также командных пунктов (КП), которые размещены возле каждого комплекта серверов с ШТКИ. При этом каждый ШТКИ подключен к телекодовым входам-выходам КП и потребителей и к выходу источников, а входы-выходы всех КП соединены между собой существующими линиями связи. По мере поступления источники РЛИ выдают через ШТКИ всю РЛИ на серверы, где она обрабатывается. Потребители получают РЛИ по заявкам, предварительно сообщая на серверы, какую информацию они хотели бы получить (по области пространства, по типу цели и др.). При отсутствии у сервером затребованной информации, они получают ее из КС от других серверов и выдают потребителям. Информация о текущей воздушной обстановке публикуется на серверах для выдачи всем заинтересованным потребителям в режиме реального времени, т.е. реализуется принцип ситуационной осведомленности.

Недостатком прототипа является значительное время прохождения РЛИ в сети ввиду отсутствия сетевой обработки данных (удаление нежелательной информации, защита от передачи одних и тех же данных).

Основным техническим результатом изобретения является сокращение времени прохождения РЛИ в сети системы за счет удаления неактуальной, поврежденной, нежелательной информации, а также исключения передачи повторной информации.

Дополнительным техническим результатом изобретения является улучшение показателей качества информации, а также снижение требований к пропускной способности линий связи вследствие повышения скорости обработки РЛИ на серверах.

Указанные технические результаты достигаются за счет того, что в прототипе, в котором источники РЛИ выдают через ШТКИ на серверы всю РЛИ по мере ее поступления, серверы обрабатывают поступающую РЛИ, потребители, в свою очередь, получают РЛИ по заявкам, предварительно сообщая на серверы, какую информацию они хотели бы получить, а в случае отсутствия затребованной информации, серверы получают ее из КС от других серверов и выдают потребителям, производится первичная маршрутизация данных и их фильтрация по критериям времени жизни в сети и адреса источника, после чего реализуются дополнительные алгоритмы фильтрации и маршрутизации РЛИ. При этом узлы сети объединяют в виртуальную одноранговую сеть.

Объединение узлов сети в виртуальную одноранговую локальную сеть позволяет организовать между узлами сеть с виртуальной полносвязной топологией, не зависящей от физической топологии сети, которая может быть произвольной. Это может быть реализовано посредством протокола VLAN [6, 7]. В результате узлы получают возможность адресно обмениваться друг с другом информацией, избегая при этом широковещательной рассылки, что в свою очередь снижает нагрузку сети.

Применение первичной маршрутизации данных позволяет доставлять РЛИ от одного узла сети к другому по кратчайшему пути. Это обеспечивает оптимальное использование пропускной способности сети при обмене информацией, а также быструю реакцию на изменение топологии сети. Первичная маршрутизация данных может быть выполнена на основе протокола OSPF [8, 9].

Актуальность получаемой РЛИ определяется двумя способами:

1. На основе времени регистрации данных в сети;

2. На основе времени локации ВО.

Первичная фильтрация направлена на отсеивание неактуальной информации, определяемой первым способом, а также петлевых данных по признакам источника. Отсеивание производится по результатам анализа соответствующих полей полученного IP-пакета. Первичная фильтрация может быть реализована сетевым фильтром netfilter [10, 11].

Дополнительные алгоритмы фильтрации и маршрутизации данных реализуются посредством специального разрабатываемого программного обеспечения. На фигуре представлена структурная схема, поясняющая предлагаемый способ сетевой обработки РЛИ.

Дополнительный алгоритм фильтрации позволяет выявить и удалить некорректную и нежелательную для данного узла информацию по результатам анализа содержимого кодограммы РЛИ на основе признаков, характерных для РЛИ (координаты ВО, номера источников трасс). Актуальность РЛИ в данном алгоритме определяется на основе времени локации ВО.

Дополнительный алгоритм фильтрации состоит из следующих этапов:

1. Из полученной кодограммы РЛИ извлекается маркировка в виде совокупности номера трассы в нумерации источника, единого номера источника, единого номера узла, который первым выдал данную информацию в сеть;

2. Производится анализ единых номеров источника и узла. Если номера неизвестны, то кодограмма РЛИ возвращается в сеть;

3. Если номера источника и узла известны, то из кодограммы извлекаются декартовы координаты ВО в системе координат источника;

4. Производится пересчет координат из системы координат источника в систему координат центра зоны ответственности;

5. Производится анализ полученных координат. Если ВО располагается внутри области, ограниченной зоной ответственности, кодограмма ВО передается потребителю.

При первичной маршрутизации информация между двумя любыми узлами в сети доставляется по кратчайшему пути, соответствующему хорде виртуальной полносвязной топологии. Таким образом, можно считать, что каждая уникальная информация, передаваемая любому узлу с узла источника, будет доставлена первый раз по кратчайшему пути. РЛИ, доставленная другими путями, будет повторной. Поэтому должна быть реализована защита, от передачи такой дублированной информации. Эта задача решается путем применения дополнительного алгоритма маршрутизации. Он основан на механизме установки и снятия запрета передачи информации с определенным признаком между двумя узлами системы.

Принцип работы дополнительного алгоритма маршрутизации РЛИ заключается в следующем:

1. Уникальные признаки каждой трассы (номер источника, номер трассы ВО, номер узла) и адрес отправителя, с которого данная трассовая информация была получена первый раз, сохраняются в специальном реестре;

2. Для каждой новой трассовой информации производится анализ уникального признака и адреса отправителя на соответствие тем, что уже есть в реестре;

3. При обнаружении дублированной информации (уникальный признак трассы совпал, а адрес отправителя не совпал с тем, что хранится в реестре), узлу, приславшему повторную информацию, отправляется запрос на установление запрета передачи. Запрос содержит уникальный признак трассы, на передачу информации о которой необходимо установить запрет;

4. Узел, получивший запрос на запрет передачи повторной информации, запоминает уникальный признак трассы, переданный в запросе, и отправляет обратно отзыв об успешном установлении запрета. В дальнейшем, данный узел не будет отправлять РЛИ с данным признаком узлу, приславшему запрос на запрет.

Таким образом, за счет объединения узлов в виртуальную одноранговую локальную сеть, введения двух алгоритмов фильтрации и двух алгоритмов маршрутизации сокращается время прохождения РЛИ в сети системы, исключается передача повторной информации, а также снижаются требования к пропускной способности линий связи и улучшаются показатели качества информации.

Источники информации:

1. Патент РФ на изобретение №2461843 «Способ обработки радиолокационной информации в сетевой информационной структуре автоматизированной системы управления», МПК G01S 13/91, опубликовано 20.09.2012 г.;

2. Патент РФ на полезную модель №135152 «Сервер сетевой информационной структуры», МПК G01S 13/91, опубл. 27.11.2013 г.;

3. Введение в Ad hoc сети (презентация) - Introduction to Ad hoc Networks Prs. Baruch Awerbuch & Amitabh Mishra, Dept. of Computer Science, John Hopkins University, 2008. Интернет-ссылка

4. http://www.cs.jhu.edu/~cs647/intro_adhoc.pdf

5. Патент РФ на изобретение №2543068 «Сетевая автоматизированная система передачи радиолокационной информации», МПК G01S 13/91, опубл. 27.02.2015 г.;

6. Стандарты VLAN - IEEE 802.1 aq, IEEE 802.1 Qxx.

7. http://www.ietf.org/meeting/86/tutorials/86-IEEE-8021-Thaler.pdf

8. Стандарт протокола маршрутизации OSPF версия 2 - RFC 2328

9. http://www.ietf.org/rfc/rfc2328.txt

10. Свободный сетевой фильтр-брандмауэр - Netfilter/iptables

11. http://netfilter.org

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в автоматизированных системах управления, построенных на принципах сетевой информационной структуры, в части, касающейся передачи и обмена радиолокационной информацией (РЛИ), в автоматизированной системе обработки и обмена радиолокационной информацией (АСОО РЛИ). Достигаемый технический результат - сокращение времени прохождения РЛИ в сети системы за счет удаления неактуальной, поврежденной, нежелательной информации, а также исключения передачи повторной информации, а также - улучшение показателей качества информации и снижение требований к пропускной способности линий связи вследствие повышения скорости обработки РЛИ на серверах. Указанные технические результаты достигаются за счет того, что источники РЛИ выдают через шлюзы телекодовой информации на серверы всю РЛИ по мере ее поступления, серверы обрабатывают поступающую РЛИ, потребители получают РЛИ по заявкам, предварительно сообщая на серверы, какую информацию они хотели бы получить, а в случае отсутствия затребованной информации, серверы получают ее из компьютерной сети от других серверов и выдают потребителям, при этом производится первичная маршрутизация данных и их фильтрация по критериям времени жизни в сети и адреса источника, после чего реализуются дополнительные алгоритмы фильтрации и маршрутизации РЛИ. При этом узлы сети объединяют в виртуальную одноранговую сеть. 1 ил.

Способ сетевой обработки информации в автоматизированной системе обработки и обмена радиолокационной информацией (РЛИ), при котором источники РЛИ выдают через шлюз телекодовой информации на серверы всю РЛИ по мере ее поступления, серверы обрабатывают поступающую РЛИ, потребители получают РЛИ по заявкам, предварительно сообщая на серверы, какую информацию они хотели бы получить, в случае отсутствия затребованной информации, серверы получают ее из компьютерной сети от других серверов и выдают потребителям, отличающийся тем, что узлы сети, представляющие собой сервер обработки РЛИ с подключенным к нему шлюзом телекодовой информации, объединяют в виртуальную одноранговую сеть, производят первичную маршрутизацию РЛИ, после чего РЛИ подвергают фильтрации по критериям времени жизни в сети и адреса источника, затем реализуют дополнительную фильтрацию по результатам анализа содержимого кодограммы РЛИ на основе координат воздушных объектов и номеров источников трасс, далее производят дополнительную маршрутизацию РЛИ, основанную на анализе уникального признака трассы и устанавливающую запрет на передачу повторной информации от одного узла к другому.