СЕРВЕР СЕТЕВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ

Областью применения и преимущественной областью использования полезной модели являются автоматизированные системы управления, построенные на принципах сетевой информационной структуры в части, касающейся передачи радиолокационной информации (РЛИ) от источников - радиолокационных станций (РЛС) к потребителям - зенитно-ракетным комплексам и системам.
Известны технические решения, направленные на выполнение этой задачи.
Система мультирадарного сопровождения воздушных объектов “Multi-Radar Tracker (MRT)”, разработанная компанией “Northrop Grumman Corporation Navigation Systems” (USA) [1], обеспечивает обработку РЛИ от нескольких источников и формирует единую картину воздушной обстановки, однако принцип работы системы неизвестен, как и не определен метод обобщения РЛИ от разных источников.
Патент на полезную модель [2] описывает автоматизированную систему передачи радиолокационной информации (АСП РЛИ), предназначенную для обеспечения РЛИ всех потребителей в зоне ответственности в условиях отражения средств воздушного нападения и обнаружения нарушителей границ воздушного пространства и режимов полета самолетов при боевом дежурстве. Основным недостатком данного технического решения является проблема построения устройства обработки РЛИ в сетевой информационной структуре автоматизированной системы управления, а также отсутствие формализованного описания алгоритма, реализующего обработку данных.
Способ объединения РЛИ нескольких разнесенных источников, предложенный в [3, с.405], задерживает по времени РЛИ о вновь поступивших воздушных объектах (ВО) от 10 до 30 секунд в каждом звене иерархической системы управления и позволяет выдавать РЛИ только тем потребителям, которые соединены прямыми (некоммутируемыми) каналами связи с соответствующими комплексами средств автоматизации (КСА) пунктов управления.
Патент на изобретение [4] описывает способ обработки РЛИ в сетевой информационной структуре автоматизированной системы управления, позволяющий сократить время обработки РЛИ на КСА пунктов управления, подключенных к сетевой информационной структуре, снизить трафик в системе связи и передачи данных. Однако данный способ не содержит четко определенных правил, задающих последовательность действий и описывающих критерии выбора альтернативных вариантов для решения задачи обобщения РЛИ от разных источников, что приводит к возникновению проблемы разработки программного обеспечения (ПО), реализующего объединение информации от нескольких источников РЛИ на основе данного алгоритма.
Известно также устройство обработки РЛИ в иерархической информационной структуре, представляющее собой электронно-вычислительную машину (ЭВМ) КСА пунктов управления, реализующую алгоритм периодического объединения информации в иерархической информационной структуре, поступающей от нескольких РЛС, изложенный в [3, с.420]. Данное устройство выберем в качестве устройства-прототипа как наиболее близкое к предлагаемому по технической сущности.
Устройство-прототип содержит (фиг.1) последовательно соединенные блоки сбора поступивших сообщений (БСПС), предварительной обработки сообщений (БПО), сортировки сообщений по имеющимся объединенным траекториям (БСС), формирования новых объединенных траекторий (БФНТ) и формирования очередных отметок объединенных траекторий (БФО), причем данные на вход БСПС поступают от источников РЛИ, а с выхода БФО - к потребителям РЛИ.
Важной особенностью данного КСА является периодичность обработки поступающей информации в соответствии с периодом обновлений информации по каждой цели, при условии, что темп выдачи информации на пункт сбора всеми источниками РЛИ одинаков [3, с.420]. Другими словами, каждый из блоков приведенного на фиг.1 устройства обрабатывает не каждое вновь поступившее сообщение, а некоторый набор сообщений от источников РЛИ, накопленный в течение периода обзора.
Принцип работы прототипа основывается на том, что в каждом цикле объединения накопленные в БСПС сообщения от источников РЛИ проходят предварительную обработку в БПО, включающую преобразование параметров в систему координат пункта сбора сообщений, подготовку массивов оперативного запоминающего устройства и другие вспомогательные операции, после чего в БСС формируются группы грубо отождествленных сообщений по признаку близости к экстраполированным точкам объединенных траекторий. Далее, в БФНТ формируются группы сообщений, не попавших в стробы объединенных траекторий, из которых будут сформированы начальные точки новых объединенных траекторий. Для отобранных таким образом групп в БФО решаются задачи отождествления сообщений по признаку принадлежности к источникам информации, усреднения координат групп отождествленных сообщений и привязки одной из таких групп к объединенной траектории. Далее - вся информация передается потребителям РЛИ.
Применяющие этот алгоритм обработки КСА являются элементами иерархической структуры управление.
Основными недостатком прототипа является значительное время обработки информации о вновь появившихся воздушных объектах, которое составляет от 10 до 30 секунд в одном звене принятой иерархической структуры управления. Вследствие этого недостатка данное устройство обработки РЛИ не может быть применено в сетевой информационной структуре, описанной, например, в [2], так как величина временных задержек в каждом элементе сетевой структуры, реализующем данный алгоритм, приведет к рассинхронизации по времени и, как следствие, значительным ошибкам при экстраполяции. Еще одним существенным недостатком прототипа является значительная нагрузка на систему связи и передачи данных, возникающая в результате резкого увеличения трафика при передаче обработанной информации, а также невозможность подключения к КСА любым потребителем, не имеющим прямых (некоммутируемых) каналов связи с сетевой информационной структурой.
В предлагаемой полезной модели обработка РЛИ производится не на КСА пункта управления, а на сервере сетевой информационной структуры, представляющем собой устройство, получающее от источников РЛИ информацию в виде формализованных кодограмм и обрабатывающее данные без предварительного накопления информации.
Техническим результатом полезной модели является существенное сокращение времени доведения РЛИ до потребителей, уменьшение нагрузки на систему связи и передачи данных, следовательно, снижение трафика в данной системе, а также возможность публикации выходной информации в локальной вычислительной сети для подключения любых существующих потребителей РЛИ.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство-прототип, содержащее блок предварительной обработки сообщений (БПО), а также блок формирования новых объединенных траекторий (БФНТ), выходом соединенный с первым входом блока формирования очередных отметок объединенных траекторий (БФО), выход которого является выходом устройства, вводится блок проверки базы данных полученных сообщений (БПБД), входом соединенный с выходом БПО, первым выходом - со вторым входом БФО, а вторым выходом - со входом БФНТ, причем данные от источников РЛИ поступают на вход БПО.
На фиг.1 приведена структурная схема прототипа, где обозначено:
1 - блок сбора поступивших сообщений (БСПС);
2 - блок предварительной обработки сообщений (БПО);
3 - блок сортировки сообщений по имеющимся объединенным траекториям (БСС);
4 - блок формирования новых объединенных траекторий (БФНТ);
5 - блок формирования очередных отметок объединенных траекторий (БФО).
На фиг.2 приведена структурная схема заявляемого сервера сетевой информационной структуры, где обозначено:
2 - блок предварительной обработки сообщений (БПО);
4 - блок формирования новых объединенных траекторий (БФНТ);
5 - блок формирования очередных отметок объединенных траекторий (БФО);
6 - блок проверки базы данных полученных сообщений (БПБД).
Предлагаемый сервер сетевой информационной структуры состоит из БПО 2, на вход которого поступают данные от источников РЛИ, выходом подключенный к входу БПБД 6, первый выход которого подключен ко второму входу БФО 5, первым входом соединенного через БФНТ 4 - со вторым выходом БПБД 6. С выхода БФО 5 информация поступает потребителям РЛИ.
Принцип работы полезной модели основан на непериодической обработке каждого вновь поступившего сообщения с минимальными задержками по времени. Сообщения от источников РЛИ поступают на вход блока БПО 2, где осуществляется предварительная обработка кодограмм о ВО, включающая в себя приведение полученных сообщений к единой точке отсчета (координатам пункта сбора информации, например, сервера или управляющего сервером КСА пункта управления), регистрацию времени поступления сообщения, запись данных о ВО (координаты, составляющие скоростей по координатам, номер ВО, присвоенный источником, номер источника, признак государственной принадлежности и др.) в матрицу поступивших целей, в которой одна строка соответствует данным от одного источника. Обработанное сообщение направляется в блок БПБД 6, где определяется, было ли ранее получено сообщение об этом ВО. Если данная цель есть в базе данных полученных сообщений, то ее системный номер передается в БФО 5. Если же полученная цель является новой, данные полученного сообщения передаются в блок БФНТ 4, где формируется начальная отметка новой объединенной траектории и выполняется проверка на отождествление полученного сообщения с хранящимися на сервере данными от других источников, после чего системный номер поступившего сообщения передается в блок БФО 5 для формирования очередной отметки объединенной траектории и, затем, информация передается потребителям РЛИ.
В блоке БФНТ 4 выполняется проверка на отождествление полученного сообщения с хранящимися на сервере данными от других источников, которая проводится в два этапа. Сначала осуществляется предварительный отбор ВО от других источников, которые могут быть отождествлены с вновь поступившим сообщением. Предварительный отбор ВО проводится по критерию максимально возможной скорости ВО, указанной в тактико-технических характеристиках РЛС, с учетом времени обновления РЛИ. Если производительность сервера позволяет рассчитывать полную скорость каждого ВО по его составляющим скоростей, имеющимся в кодограммах, то используется максимальная скорость конкретного ВО, данные по которому поступают на сервер в текущий момент времени. Такой подход позволяет сократить количество ВО, подлежащих последующей оценке. После предварительного отбора проводится экстраполяция тех ВО, которые его прошли. Затем, с учетом заданной вероятности отождествления сообщений строится строб точного отбора. Новая кодограмма о ВО и попавшие в строб точного отбора экстраполированные данные образуют пары сообщений. Далее проводится попарная оценка взаимосвязи сообщений методом определения минимального средневзвешенного расстояния между ВО, в результате которой делается вывод о возможности отождествления нового ВО с уже имеющимся на сервере. Результат проверки отождествления полученного сообщения с другим ВО заносится в матрицу отождествленных целей, каждый столбец которой хранит данные об одном ВО, обнаруженном несколькими РЛС. Каждому ВО либо присваивается новый системный номер (если полученное сообщение содержит информацию о ранее необнаруженном ВО), либо за полученным сообщением закрепляется системный номер ранее отождествленного ВО.
В блоке БФО 5 на основании системного номера поступившего сообщения принимается решение о выдаче обработанного сообщения потребителям в зависимости от точности обнаружения источника, указанной в тактико-технических характеристиках РЛС. Если сообщение получено от наиболее точного на текущий момент времени источника, то оно выдается потребителям, подключенным к серверу сетевой информационной структуры. Если для данного ВО в матрице ранее было записано сообщение от другого, более точного источника, то полученное сообщение не выдается.
Так как предложенное устройство сервера работает по непериодическому алгоритму обработки РЛИ и время обработки значительно меньше периода поступления РЛИ от источников, обработанная информация о текущей воздушной обстановке может быть опубликована в сети для обеспечения ситуационной осведомленности вновь подключенных пользователей, а также для обмена и дальнейшей обработки в других узлах сетевой информационной структуры.
Таким образом, введение в устройство, содержащее блок предварительной обработки сообщений (БПО), а также блок формирования новых объединенных траекторий (БФНТ), выходом соединенный с первым входом блока формирования очередных отметок объединенных траекторий (БФО), выход которого является выходом устройства, блока проверки базы данных полученных сообщений (БПБД), входом соединенного с выходом БПО, первым выходом - со вторым входом БФО, вторым выходом - со входом БФНТ, а данные от источников РЛИ поступают на вход БПО, позволило сократить время доведения РЛИ до потребителей, уменьшить нагрузку на систему связи и передачи данных, следовательно, снизить трафик в данной системе, а также дало возможность публикации выходной информации в локальной вычислительной сети для подключения любых существующих потребителей РЛИ.
Литература
1. http://www.es.northropgrumman.com/solutions/multiradartracker/assets/Multi-Radar_Tracker-MRT.pdf;
2. Патент РФ на полезную модель №102269 «Автоматизированная система передачи радиолокационной информации», МПК G01S 13/91, опубликовано 20.02.2011 г.;
3. Кузьмин С.З. «Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации». М:, «Советское радио», 1974;
4. Патент РФ на изобретение №2461843 «Способ обработки РЛИ в сетевой информационной структуре автоматизированной системы управления», МПК G01S 13/91, опубликовано 20.09.2012 г.