«Двойные технологии» № 103 (2/2023)

Статьи, опубликованные в журнале «Двойные технологии» № 103 (2/2023)

I. АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

УДК 629.78

О СРАВНИТЕЛЬНОМ АНАЛИЗЕ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРБИТ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЛУНЫ НА ОСНОВЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ПЛАНА ИЗМЕРЕНИЙ
ON COMPARATIVE STUDIES OF THE LUNAR ORBITS DETERMINATION ACCURACY BASED ON EXPEDIENT MEASUREMENT SCHEDULE

Аннотация. В статье предлагается методический подход к формированию рациональных планов измерений орбит искусственных спутников Луны, основанный на ранее предложенном авторами алгоритме выделения так называемых базисных измерений на множестве всех доступных номинальных сеансов. В рамках предлагаемой методики, первоначально сформированный план из базисных измерений специальным образом дополняется сеансами из общей номинальной совокупности, что позволяет обеспечить корректные условия сравнения различных измерительных сценариев. Для нескольких практически интересных классов окололунных орбит с применением предложенного подхода были получены соответствующие рациональные планы измерений, что позволило обобщить ряд закономерностей, связанных с определением типовых орбит ИСЛ.

Abstract. In the paper, a methodological approach to the expedient scheduling of the measurements of lunar orbits is proposed. The approach is based on the algorithm for the selection of the so-called basis measurements ex- tracted from among all the available nominal sessions, as previously suggested by the authors. In the framework of the method here expounded, the preliminary schedule of the basis measurements is speciﬁcally augmented with the sessions that comprise the general nominal set, which allows providing consistent conditions for the comparison of various measurement scenarios. For selected classes of practically relevant lunar orbits, the proposed approach was used to obtain expedient measuring schedules, which allowed highlighting a few regularities of the determination of generic lunar orbits.

Ключевые слова. Искусственный спутник Луны, определение орбиты, дальномерные измерения, план измерений, измерительные станции, комплексирование измерительных базисов.
Key words. Lunar Artiﬁcial Satellite, Orbit Determination, Range Measurements, Measurement Schedule, Tracking Stations, Integration of Measuring Bases.

УДК 623.746.4-519

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ МНОГОЦЕЛЕВЫХ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
INFORMATION AND MEASUREMENT SYSTEM ASSESSMENT OF THE TECHNICAL LEVEL OF MULTIPURPOSE UNMANNED AERIAL VEHICLES

Аннотация. Рассматривается интегративный подход к формированию обликовых характеристик к основным показателям эффективности и качества для сложных организационно-технических систем (ОТС) на ранней стадии их испытаний и разработки. В качестве объектов исследования для ОТС была выбрана информационная математическая модель комплекса с беспилотными летательными аппаратами (КБЛА) двойного назначения, необходимая для решения многоцелевых задач анализа и проведения структурно-параметрической оптимизации к основным характеристикам и показателям качества с использованием процедур реконфигурации, прежде всего, алгоритмических в компьютеризированной технологической среде на основе метода неградиентного случайного поиска (НСП). Новизна подхода заключается в комплексировании методов и моделей к анализу ОТС в технологической компьютеризированной среде разработчика с включением алгоритмических процедур НСП и выбора стратегии обоснованных решений с построением информационно-аналитической системы (ИАС).

Выбор рационального и предпочтительного варианта модели БЛА из числа альтернативных проиллюстрирован с помощью информационно-аналитической системы ИАС, в которой использован многокритериальный метод оценки сложных технических систем, также основанный на известных методах экспертных оценок.

Abstract. An approach to the formation of appearance characteristics to the main indicators of eﬃciency and qual- ity for com-plex organizational and technical systems (OTS) at an early stage of their testing and development is considered. An information mathematical model of a complex with dual-purpose unmanned aerial vehicles (UAV) was chosen as the objects of research for the OTS, which is necessary for solving problems of analysis and carrying out structural-parametric optimization to the main characteristics and quality indicators using the reconﬁguration of algorithmic procedures in a computerized technological environment based on the practiced method of non-gradient random search (NSP). The novelty of the approach lies in the integration of methods and models for the analysis of OTS in the tech-nological computerized environment of the developer with the inclusion of algorithmic NSP procedures and the choice of a strategy of informed decisions. The choice of the best option for the implementation of UAVs from among the alternative is illustrated with the help of the information-analytical system «Assessment and Selection», which uses a multi-criteria method for assessing complex technical systems.

Ключевые слова. Информационное моделирование, система, комплекс беспилотных летательных аппаратов, варианты, оптимизация, качество, критерии .
Key words. Information modeling, system, complex of unmanned aerial vehicles, options, optimization, quality, criteria.

УДК 519.254

ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ РОБАСТНОЙ СТАТИСТИКИ ДЛЯ ЛИНЕЙНОЙ РЕГРЕССИОННОЙ МОДЕЛИ
PERFORMANCE MEASURES OF ROBUST STATISTICAL METHODS FOR A LINEAR REGRESSION MODEL

Аннотация. Недостаткомметоданаименьшихквадратовявляетсяегочувствительностьксбоямвизмерениях, которая обусловлена тем, что функция правдоподобия является квадратичной функцией от вектора невязки. В основе робастной статистики лежит замена квадратичной функции в функции правдоподобия на некоторую весовую функцию, обладающую ограниченной функцией влияния. В статье показано, что для эффективности данного подхода сбой должен прежде всего отражаться в невязках по измерениям, содержащим сбой, и незначительно влиять на невязки по корректным измерениям. Введено понятие коэффициента локализации сбоя в векторе невязки, который определяет эффективность применения робастных процедур. Для сбоя в группе измерений показана связь коэффициента локализации сбоя с коэффициентами чувствительности, получаемыми при преобразовании кластеризации для данной группы. Для группы измерений определены возможные диапазоны значений коэффициента локализации сбоя. Показано, что коэффициент значимости для группы измерений определяет точную нижнюю границу для коэффициента локализации сбоя.

Abstract. The disadvantage of the least squares method is its sensitivity to measurement failures, which is due to the fact that the plausibility function is a quadratic function of the discrepancy vector. The basis of robust statistics is the replacement of the quadratic function in the plausibility equation by some weight function with a bounded inﬂu- ence function. The paper shows that for this approach to be effective, the failure must ﬁrst of all be reﬂected in the discrepancies of the measurements containing the failure, and insigniﬁcantly affect the discrepancies of the correct measurements. The notion of fault localization coefﬁcient in the discrepancy vector is introduced, which determines the efﬁciency of application of robust procedures. For a failure in a group of measurements the relation of failure localization coefﬁcient with sensitivity coefﬁcients obtained by clustering transformation for this group is shown. The possible ranges of values for failure localization coefﬁcient in a measurement group are determined. It is shown that the signiﬁcance coefﬁcient for a measurement group determines the exact lower bound for the failure localization coefﬁcient.

Ключевые слова. Матрица, вектор, регрессия, измерения, сбой, робастность, метод, невязка, статистика, коэффициент, значимость, точность, оценка.

Key words. Matrix, vector, regression, measurements, failure, robustness, method, discrepancy, statistics, coef- ﬁcient, signiﬁcance, precision, estimate.

II. РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ

УДК 631.396, 623.76

ИННОВАЦИОННЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ ДАННЫХ И МОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ ПЕРЕДАВАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ ТРОИЧНЫХ КОДОВ
INNOVATIVE MATHEMATICAL MODELS OF INCREASING THE EFFICIENCY OF NOISE-RESISTANT CODING OF DATA AND MODULATION OF SIGNALS OF TRANSMITTED INFORMATION BASED ON TERNARY CODES

Аннотация. Статья посвящена исследованию проблемы совершенствования систем связи на основе реализации разработанной инновационной информационной технологии помехоустойчивого сжатия данных с учетом перехода от двоичного кода, используемого в современных цифровых системах передачи данных (СПД) к замещающему логическому троичному помехоустойчивому кодированию. В качестве аналогов такого кодирования рассматриваются существующие аналоги троичного кода, в том числе и наиболее совершенные их реализации в виде кодов Миллера и «Миллера в квадрате». Показано, что такая замена сопровождается сокращением избыточности передаваемых символов, возможностью дополнительного обнаружения ошибок передачи информации, повышением устойчивости выделения из принимаемого сигнала хронирующего колебания при малой плотности чередования символов «1» и «0» двоичного кода. Разработана более совершенная полноценная система троичного кодирования информации на канальном уровне, использование которой позволит существенно повысить показатели эффективности передачи информации.

Abstract. The article is devoted to the study of the problem of improving the efﬁciency of communication systems based on the implementation of the developed innovative information technology of noise-resistant data compression based on the transition from a binary code used in modern digital data transmission systems (DTS) to a replacement logical ternary noise-immune coding. As analogues of such coding, the existing analogues of the ternary code, including their most advanced implementations in the form of Miller and «Miller squared» codes, are considered. It is shown that such a replacement is accompanied by a reduction in the redundancy of the transmitted symbols, the possibility of additional detection of information transmission errors, and an increase in the stability of the selection of the timing oscillation from the received signal at a low density of alternation of the symbols «1» and «0» of the binary code. A more advanced full-ﬂedged system of ternary coding of information at the channel level has been developed, the use of which will signiﬁcantly increase the efﬁciency of information transmission.

Ключевые слова. Передача информации, помехоустойчивое кодирование сообщений, модуляция сигналов, системы представления данных, системы счисления, эффективность кодирования и модуляции.
Key words. Information transmission, error-correcting message coding, signal modulation, data representation systems, scale of notation, coding and modulation efﬁciency

III. ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

УДК 004.91

РАЗРАБОТКА ИНТЕРАКТИВНЫХ МОДЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КЛИЕНТ-СЕРВЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
DEVELOPMENT OF INTERACTIVE LEARNING MODELS USING CLIENT-SERVER TECHNOLOGIES

Аннотация. В статье рассматривается возможность повышения качества образования за счет использования интерактивных моделей обучения с использованием клиент-серверных технологий. Описан прием кластеризации обучающихся на основе первоначального тестирования. Приведена архитектура интеллектуальной системы дистанционного обучения.

Abstract. The article considers the possibility of improving the quality of education through the use of interactive learning models using client-server technologies. The method of clustering students based on initial testing is described. The architecture of an intelligent distance learning system is given.

Ключевые слова. Информационно-коммуникационная технология, искусственная нейронная сеть, интерактивная модель обучения, клиент-серверная технология, дистанционное образование, кластеризация.
Key words. Information and communication technologie, artiﬁcial neural network, interactive learning model, client-server technologie, distance education, clustering.

УДК 004.056

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОЦЕНИВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПАССАЖИРСКИМИ ПЕРЕВОЗКАМИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
MODELS AND ALGORITHMS FOR ASSESSING INFORMATION SECURITY OF AUTOMATED RAIL TRANSPORT PASSENGER CONTROL SYSTEM

Аннотация. В статье рассмотрен вариант построения иерархической модели, отражающей взаимосвязи между элементами системы управления пассажирскими перевозками железнодорожного транспорта, и алгоритм определения значимости элементов с учетом их взаимовлияния, неполноты и нечеткости экспертных оценок. Предложены пространственная модель и алгоритм для оценивания и прогнозирования информационной безопасности в условиях нечетких данных.

Abstract. The article considers a variant of constructing a hierarchical model reﬂecting the relationship between the elements of the railway passenger transportation management system and an algorithm for determining the signiﬁcance of the elements, taking into account their mutual inﬂuence, incompleteness and fuzziness of expert assessments. A spatial model and algorithm for assessing and predicting information security in fuzzy data conditions are proposed.

Ключевые слова. Информационная безопасность, иерархическая модель, критические процессы, система управления, компьютерная атака, прогнозирование состояния.
Key words. Information security, hierarchical model, critical processes, control system, computer attacks, state prediction.

УДК 519.248

СТАЦИОНАРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ПРЕБЫВАНИЯ ТРЕБОВАНИЯ В СИСТЕМЕ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ОПЕРАЦИЙ
STATIONARY DISTRIBUTION OF THE RESIDENCE TIME REQUIREMENTS IN THE SYSTEM WHEN ORGANIZING OPERATIONS

Аннотация. Во многих прикладных задачах, посвященных планированию и ведению боевых действий, важную роль играет знание состояния подразделений в боевом положении.

Abstract. In many applied tasks devoted to planning and conducting combat operations, knowledge of the state of units in a combat position plays an important role.

Ключевые слова. Стационарное распределение, время пребывания, требование, система, операция.
Key words. Stationary distribution, residence time, requirement, system, operation.

УДК 519.248

МНОГОЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ С ПОТЕРЯМИ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ И ПРОВЕДЕНИИ ОПЕРАЦИЙ
MULTILINE SYSTEMS WITH LOSSES IN PLANNING AND OPERATIONS

Abstract. In many applied tasks related to the planning and conduct of combat operations, knowledge of the state of subunits in a combat position plays an important role.

Ключевые слова. Многолинейная система, потери, планирование, проведение, операция.

Key words. Multi-line system, losses, planning, conducting, operation.

УДК 347.779

КОМПЛЕКСНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ СОЗДАНИИ ПЕРСПЕКТИВНОГО ВООРУЖЕНИЯ

INTEGRATED APPLICATION OF SIMULATION METHODS IN THE CREATION OF PROMISING WEAPONS

Аннотация. Рассматривается возможность комплексного применения различных методов моделирования для оценки реализуемости и эффективности новых научно-технических и технологических решений при создании перспективного вооружения.

Abstract. The possibility of complex application of various modeling methods to assess the feasibility and effectiveness of new scientiﬁc, technical and technological solutions in the creation of advanced weapons is considered.

Ключевые слова. Научно-технологические достижения, перспективное вооружение, моделирование, методы, фундаментальные исследования.
Key words. Scientiﬁc and technological achievements, advanced weapons, modeling, methods, fundamental research.

УДК 004.89, 007.52

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В СИСТЕМЕ АВТОНОМНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ НАЗЕМНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
APPLICATION OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE METHODS IN THE SYSTEM OF AUTONOMOUS MOTION CONTROL OF GROUND-BASED ROBOTIC COMPLEXES

Аннотация. В работе рассмотрена общая структура системы автономного управления движением наземных робототехнических комплексов. Показано, что такая система является распределенной программной системой, а связь между ее компонентами организуется с помощью связующего программного обеспечения. Рассмотрены примеры использования методов искусственного интеллекта для отдельных программных компонентов такой системы. Приведен пример интеллектуализации системы при изменении ее структуры во время группового движения робототехнических комплексов строем заданной формы. Показано, что методы искусственного интеллекта следует рассматривать как прикладной инструментарий повышения адаптивности систем автономного управления движением к условиям функционирования робототехнических комплексов.

Abstract. This paper considers the structure of the autonomous motion control system (AMCS) of unmanned ground vehicle. It is shown that AMCS is distributed software in which the interaction between components is organized using middleware. Examples of the application of artiﬁcial intelligence methods in such software components are given. A method of intellectualization of the formation control system for a given formation shape in case if a change in its structure is proposed. It testiﬁed that artiﬁcial intelligence methods should be considered as development tools for increasing AMCS adaptability in antagonistic environment operating conditions.

Ключевые слова. Методы искусственного интеллекта, система автономного управления движением, робототехнический комплекс, групповое движение, адаптивность.
Key words. Artiﬁcial intelligence methods, control systems for self-driving unmanned ground vehicles, unmanned ground vehicle, group movement, adaptability