Разработка моделей и алгоритмов проектирования функционирования технических средств охранной сигнализации в условиях воздействия преднамеренных помех

Актуальность темы

:

В настоящее время перед охранными подразделениями остро стоит проблема сохранения целостности материальных и культурных ценностей на объектах собственности.

Наиболее надежной и экономически выгодной формой защиты имущества от краж признана охрана объектов с номощыо технических средств (ТС), объединенных в систему охранной сигнализации [2,3].

Обеспечение надежной защиты охраняемых объектов с одновременным сокращением производственных затрат, выделяемых на охрану, стало возможным только при создании системы охраны, организованной по централизованному принципу, что в свою очередь позволило обслуживать большее количество объектов собственности.

Дальнейшее расширение сектора охранных услуг возможно путем организации охраны пространственно-распределенных объектов (гаражных и дачных кооперативов, складов, территорий заводов) и повышение эффективности управления силами и средствами подразделений охраны, повышения качества подготовки специалистов.

Реализация указанных направлений развития службы охраны возможна путем применения математических методов для решения различных аналитических задач и создания имитационных моделей, что позволит оптимизировать использование сил и средств подразделений охраны.

Повышение качества и эффективности разрабатываемых систем, сокращение сроков проектирования, затрат на их разработку и внедрение являются важнейшими задачами в данное время.

При проектировании системы управления пространственно-распределенных объектов эти задачи нельзя решить традиционными способами, и потому возникла необходимость создания интегрированных систем безопасности обнаружения несанкционированного проникновения, основу которых составляют объемные извещатели охраны, как обладающие широким спектром преимуществ по отношению к другим типам средств.

К числу наиболее важных свойств рассматриваемой системы охраны относятся следующие:

— применение радиоэлектронных извещателей охраны, реализующих алгоритмы оптимального обнаружения отраженных сигналов, позволило качественно изменить свойства и повысить эффективность функционирования системы ОС;

— возможность гибкого управления структурой системы ОС в зависимости от уровня важности охраняемого объекта и помеховои обстановки.

Для работы с такими системами потребуется подготовка специалистов более высокого уровня, владеющих передовой информационной технологией и способных усовершенствовать управление деятельностью подразделений охраны.

В этих условиях особое значение приобретает поиск новых подходов к повышению эффективности управления процессом обучения личного состава охраны с ориентацией на его качественные аспекты противодействия несанкционированному проникновению нарушителя на объекты собственности и создание обучающих систем с механизмом их управления.

Важность проблемы противодействия нарушению целостности охраняемого объекта определила большое число работ, выполненных к настоящему времени, но ее различным аспектам [1−8, 10−22], основными из которых являются: организационные аспекты обеспечения сохранности имущества централизованной системой охраны [19, 22], в которых определяется широкий круг вопросов административно-правового обеспечениясоздание интегрированных систем безопасности [6,12, 13, 15]- разработка методов и алгоритмов определения защищенности систем охраны объектов [5, 11, 14, 18−20, 23]- изыскание путей повышения эффективности использования отдельных элементов системы охраны объектов [8, 10, 11, 14, 16, 18] с учетом того, что качество и эффективность функционирования проектируемой системы охраны во многом определяется используемыми техническими средствами, состав и способ взаимодействия которЕЛХ задается в процессе проектирования систем охраны.

Практическая реализация системного подхода к обеспечению сохранности имущества неразрывно связана с идеей разработки и применения проектируемых интегрированных систем безопасности, отражение которых нашло в [6, 12, 13, 15].

Целый ряд работ [17−21, 37−39] направлен на укрепление системы охраны объектов с учетом поиска возможных путей проникновения на охраняемый объект.

Выявление слабых мест в системе охраны позволяет разработать и принять ряд превентивных мероприятий с целыо повышения уровня охраны. Однако, полученные в них результаты не в полной мере отражают характер изменения качества функционирования радиоэлектронных извещателей охраны под воздействием дестабилизирующих факторов, наличие которых необходимо принимать во внимание.

Техническая вооруженность нарушителя в последнее время качественно поменяла свое содержание. С учетом особенностей развития технологического процесса следует ожидать появления «на вооружении» нарушителя высокотехнологичных средств, а именно: сотовых, транкоиых, спутниковых средств связи. Не исключено появление и средств военного назначения. К ним можно отнести как огнестрельное оружие, так и радиоэлектронные средства противодействия [84, 87], основу которых составляют малогабаритные передатчики помех одноразового действия (МППОД).

Проведенный в ряде работ [50−53, 55] анализ эффективности воздействия МППОД на радиоэлектронные средства охраны показал их низкую помехозащищенность.

В связи с этим, исследования, направленные на разработку моделей и алгоритмов оценки эффективности функционирования технических средств охраны в составе системы обнаружения несанкционированного проникновения в условиях воздействия преднамеренных помех являются актуальными и представляют практический интерес. Особую важность и актуальность такие исследования приобретают в интересах проектирования системы охраны пространственно-распределенных обьектов. Причем наибольшее практическое значение имеют способы оптимизации пространственного расположения радиоэлектронных ТС ОС в пределах охраняемого объекта.

Все вышеизложенное определило цель диссертационной работы. Цели работы: разработка моделей и алгоритмов оптимального расположения средств охранной сигнализации на охраняемом объекте и обоснование методологии проведения оценок эффективности функционирования объемных ТС ОС в условиях воздействия на них преднамеренных шумовых помех. Зал, а ч 11 11 сел ел о ка пня:

1. Разработка модели проникновения нарушителя на охраняемый объект с применением технических средств постановки помех.

2. Определение критерия качества функционирования ТС ОС в составе проектируемой системы охраны.

3. Разработка математических моделей функционирования объемных ТС ОС в условиях радиоэлектронного конфликта.

4. Разработка алгоритмов выбора оптимальных параметров функционирования объемных средств контроля в составе системы централизованной охраны в условиях воздействия преднамеренных помех.

5. Разработка программного обеспечения (ПО) комплексной оценки качества функционирования проектируемой системы ТС ОС при проведении оптимизации расположения в пределах охраняемого объекта.

Объектом исследовании: система охранной сигнализации построенная на основе объемных ТС ОС.

Предметом псслелокании: модели и алгоритмы оптимизации пространственного местоположения средств на охраняемом объекте. ¡-Методы исследования;

Для решения поставленных задач в работе использовались принципы системного подхода, методы теории радиотехники, теория массового обслуживания, теория вероятностей, методы математического моделирования, теории антенн, метод линейного и динамического программирования. Общей методологической основой проведения исследований является системный подход. Научная иошпиа:

В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной.

1. Комплекс критериев качества проектирования системы охраны, формализованных как пространственно-временные характеристики функционирования объемных средств контроля, позволяющий количественно учесть влияние дестабилизирующих факторов при проведении оптимизации местоположения ТС ОС на охраняемом объекте. '.

2. Аналитическая модель динамики функционирования ТС ОС в условиях воздействия помех для анализа критериев качества функционирования проектируемой системы охраны, реализованная в виде программного обеспечения и отличающаяся удобным графическим представлением и использованием аналитического аппарата для исследования вероятностных характеристик.

3. Математические модели оценки эффективности управления энергетическими характеристиками ТС ОС, входящих в систему охраны объекта собственности.

4. Математическая модель оптимизации расположения групп задержания в зоне ответственности подразделения охраны, позволяющие сократить материальные потери данного подразделения.

5. Алгоритмы поиска оптимального местоположения ТС ОС на охраняемом объекте на основе расчета энергетических параметров обнаружения технических средств охраны в условиях воздействия преднамеренных помех.

6. Программное обеспечение комплексной оценки качества функционирования проектируемой системы ТС ОС при проведении оптимизации расположения в пределах охраняемого объекта.

Прак-гичсская ценность работы:

В результате проведенных исследований разработаны алгоритмы и программные средства, реализованные в программно-методическом комплексе комплексной оценки качества функционирования проектируемой системы охраны в условиях воздействия преднамеренных помех.

Внедрение результатов работы. Научные результаты, полученные в диссертации, использовались в части обоснования требований к местоположению объемных средств охраны в проектируемой системе в процессе обучения курсантов и слушателей ВИ МВД РФ, а также в повседневной деятельности подразделений ВО МВД.

Основные результаты диссертационных исследований внедрены в учебный процесс в ВИ МВД РФ.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью» (г. Воронеж, ВИ МВД РФ, 2003) — Четвертой Всероссийской научно-практической конференции «Охрана, безопасность и связь» (0храна-2003) (г. Воронеж, Воронежский институт МВД России, 2003) — Четвертой региональной научно-практической конференции «Информатика: проблемы, методология, технологии» (г. Воронеж, Воронежский государственный университет, 2004).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, изложенных на 144 страницах машинопис.

4.3. Выводы главы 4.

1. Проведено уточнение энергетических и пространственных параметров обнаружения, при выполнении которых достигается обеспечение минимума потерь мощности принимаемого сигнала.

Показано, что увеличение условной вероятности обнаружения нарушителя на охраняемом объекте технически возможно в случае соблюдения оптимальных параметров расположения ТС ОС на охраняемом объекте и энергетических параметров обнаружения средств контроля.

2. Созданное программное обеспечение для моделирования частных и интегрального критериев качества функционирования проектируемой системы охранной сигнализации, позволяет обеспечить поиск оптимального расположение ТС ОС на охраняемом объекте, а также исследовать закономерности пространственного расположения технических средств на эффективность функционирования проектируемой системы охранной сигнализации в целом.

3. Разработанное математическое и программное обеспечение внедрены в учебный процесс ВИ МВД РФ, что позволило повысить качество подготовки специалистов в области информационной безопасности для органов внутренних дел.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе получены следующие научно-технические результаты.

1. Обоснована модель поведения нарушителя при проникновении на охраняемый объект собственности с применением технических средств постановки помех. Проведена классификация помеховых воздействий на объемные технические средства охранной сигнализации. Описаны основные физические принципы воздействия преднамеренных помех на приемные устройства увещателей охраны. Проведенное ранжирование помеховых факторов позволило выявить особенности функционирования 'ГС ОС при воздействии на приемные устройства рассматриваемых средств контроля преднамеренных шумовых помех, что иод действием дестабилизирующих факторов приводит либо пропуску полезного сигнала (РЛИ типа «Волна», «Аргус-2») либо к ложному срабатыванию (РЛИ типа «Радий-1», «Фон-1») аппаратуры ОС. С учетом вышеуказанных особенностей функционирования ТС ОС сформулированы наиболее общие требования к способам повышения помехоустойчивости и показано, что их основу должны составлять организационные способы защиты от помех.

2. Определены критерии качества функционирования системы охранной сигнализации в условиях воздействия преднамеренных помех, формализованные как вероятностные характеристики пространственно-временного конфликта, позволяющие строить математические модели для их исследования и оценки.

3. Разработана система аналитических методик определения вероятности обнаружения нарушителя на охраняемом объекте на основе расчета энергетических параметров. С использованием данной системы методик проведено параметрическое исследование эффективности функционирования ТС ОС в условиях воздействия преднамеренных помех. С использованием данной системы методик проведено параметрическое исследование эффективности функционирования ТС ОС и показано, что:

— воздействие шумовых помех на РЛИ блокировки второго рубежа охраны уменьшает дальность уверенного обнаружения нарушителя до 8,6 метров- -воздействие пассивных помех на периметральные извешатели охраны исключает обнаружение нарушителя ТС ОС на время до 50 секунд после применения средств выброса дипольных отражателей;

— при достижении эффективно прикрываемой площади ОО не менее 0.75 от общей площади прикрываемого помещения, действие помех не оказывает влияние на качество функционирования комплекса ТС ОС.

В новой постановке, учитывающей перспективы развития радиоэлектронных средств охраны, сформулирована и решена задача оптимального управления излучаемой мощностью адаптивных извещателей охраны в составе пространственно-распределенной системы охранной сигнализации. Существо данной задачи заключается в определении требуемой мощности излучения ТС ОС, при которой обеспечивается максимальное значение вероятности обнаружения при достижении минимально возможных энергетических параметров излучения.

4. Разработана математическая модель управления временными параметрами реагирования групп задержания, но пресечению краж с охраняемых объектов, находящихся в зоне ответственности подразделения охраны. Задача выбора оптимальной системы охраны объекта формализована как задача математического программирования. Алгоритмы обладают широкими возможностями для практического применения, и могут быть использованы как при обосновании требований к минимизации времени реакции групп задержания, так и при минимизации ущерба, наносимого подразделению вневедомственной охраны.

5. Создано программное обеспечение для моделирования частных и интегрального критериев качества проектируемой системы охранной сигнализации, которое позволяет находить оптимальные управленческие решения и обеспечивает компромисс между сметной стоимостью системы охраны и требованиями к функционированию системы ТС ОС по прямому назначению.

6. Разработанное математическое и программное обеспечение используется при проектировании системы ОС охраняемого объекта в подразделениях охраны и внедрены в учебный процесс ВИ МВД РФ.