ПРОГРАМНА АНАЛІТИЧНА СТОХАСТИЧНА МОДЕЛЬ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ ФУНКЦІЙНОЇ ПОВЕДІНКИ РАДІОЕЛЕКТРОННОГО КОМПЛЕКСУ ВИЯВЛЕННЯ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ

1
Національний університет "Львівська політехніка", кафедра програмного забезпечення
2
Hetman Petro Sagaidachny National Academy of Land Forces
3
Національний університет «Львівська політехніка»

Розглядається радіоелектронний комплекс виявлення безпілотних літальних апаратів, в склад якого входять: радіолокаційна система, оптико-електронна система, тепловізійна система і акустична система. В інформаційній технології розроблення програмної дискретно-неперервної стохастичної моделі експлуатаційної поведінки радіоелектронного комплексу важливим етапом є створення структурно-автоматної моделі. Створення структурно-автоматної моделі в статті описано в такій послідовності: опис вибраного алгоритму функціонування радіоелектронного комплексу; вербальна модель експлуатаційної функційної поведінки радіоелектронного комплексу; згідно вербальної моделі описано розроблення опорного графа станів і переходів; на основі опорного графа станів і переходів сформована структурно-автоматна модель експлуатаційної поведінки; вказано на необхідність верифікації розробленої структурно-автоматної моделі. Поєднання структурно-автоматної моделі експлуатаційної поведінки з програмним модулем АСНА-2  утворює програмну стохастичну модель. Програмна стохастична модель призначена для розв’язання задач системотехнічного проєктування (аналізу та синтезу) радіоелектронного комплексу. Структурно-автоматна модель дає змогу Проєктанту задавати будь-які значення  показників ефективності систем, які включені в склад радіоелектронного комплексу. Програмний модуль АСНА-2 автоматизує побудову графів станів на основі структурно-автоматної моделі; згідно графа станів здійснює формування і розв’язання системи диференціальних рівнянь Колмогорова – Чепмена. Шляхом валідації програмної стохастичної моделі проведена перевірка достовірності результатів, які буде отримувати Проєктант.

[1]     “Сounter-drone systems”, 2nd Edition, Arthur Holland Michel, December 2019. Access mode: https://www.calameo.com/read/000009779458ad0134023, Date of access: 17.08.2023

[2]      С.D. Vyshnevsky, L.V. Beilis, & V.Y. Klimchenko, "Potential capabilities of radar systems of radio engineering troops to detect operational and tactical unmanned aerial vehicles", Science and Technique of the Air Force of the Armed Forces of Ukraine, 2017, № 2, pp. 92-98. Access mode: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nitps_2017_2_21

[3]     V. Kartashov, V. Pososhenko, V. Voronin, V. Kolesnik, A. Kapusta, N. Rybnikov & E. Pershin,  (2021). Methods for detection-recognition of radar, acoustic, optical and infrared signals of unmanned aerial vehicles. Radiotekhnika, 2(205), рр. 138‑153, doi: 10.30837rt.2021.2.205.15 

[4]     “Questions to Ask When Researching Counter Unmanned Aerial Systems”, U.S. Department of Homeland Security Science and Technology Directorate, 2019. Access mode: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/c-uas-responder-qs-...

[5]     A.O. Herasymenko, S.Ya. Zhuk, “Analysis of the Efficiency of the Kalman-Type Correlation Algorithm for Tracking of a Small UAV in the Presence of Uncorrelated Interference”, National Technical University of Ukraine ”Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, (87), pp. 22‑29, doi: 10.20535/RADAP.2021.87.22-29. Access mode:   https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/56163/1/1754-4994-1-10-20211230.pdf Date of access: 17.08.2023.

[6]     V.M. Sineglazov, “Complex structure of UAVs detection and identification”, Electronics and Control Systems, Kyiv, Aviation Computer-Integrated Complexes Department, National Aviation University, 2015, № 3(45), рр. 28‑32, doi:10.1109/ICICSP.2018.8549736. ISSN 1990-5548. Access mode: svm@nau.edu.ua

[7]     V.I. Chyhin, M.М. Protsenko, Y.V. Shabatura, and M.V. Buhaiov, "Improvement of the method of detecting unmanned aerial vehicles based on the results of spectral analysis of acoustic signals", Military Technical Digest, 2019, (20), pp. 58‑63, doi: 10.33577/2312-4458.20.2019.58-63

[8]     A. Saravanakumar, K. Senthilkumar, “Еxploitation of Acoustic signature of low flying Aircraft using Acoustic Vector sensor”, Defence Science Journal, March 2014, vol. 64, No. 2, pp. 95‑98, doi: 10.14429/dsj.64.3924

[9]     S. Sadasivan, M. Gurubasavaraj, and S. Ravi Sekar, “Acoustic Signature of an Unmanned Air Vehicle – Exploitation for Aircraft Localisation and Parameter Estimation”, Еronautical DEF SCI J, 2001, vol. 51, N. 3, pp. 279‑283, doi:10.14429/dsj.51.2238

[10]  T. Pham, N. Srour, “TTCP AG-6: Acoustic detection and tracking of UAVs” U.S. Army Research Laboratory. Proc. of SPIE, 2004, vol. 5417, pp. 24‑29, doi:10.1117/12.548194

[11]   Y.G. Danik, I.V. Puleko, & M.V. Bugayev, "Detection of unmanned aerial vehicles based on the analysis of acoustic and radar signals", Bulletin of Zhytomyr State Technological University. Series: Technical sciences, 2014, № 4, pp. 71-80. Access mode: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vzhdtu_2014_4_13.

[12]  F. Svanström, C. Englund and F. Alonso-Fernandez, “Real-Time Drone Detection and Tracking With Visible, Thermal and Acoustic Sensorsˮ, 2020, 25th International Conference on Pattern Recognition (ICPR), 2021, pp. 7265‑7272, doi: 10.1109/ICPR48806.2021.9413241. Access mode: https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=9413241&isnumber=9411911

[13]  W. Shi, G. Arabadjis, B. Bishop, P. Hill, R. Plasse and J. Yoder, “Detecting, Tracking, and Identifying Airborne Threats with Netted Sensor Fence”, in book: Sensor Fusion – Foundation and Applications, 2011, pp. 139‑158, doi: 10.5772/17666

[14]  C. Kouhestani, B. Woo, and G. Birch, “Counter unmanned aerial system testing and evaluation methodology”, Proc. SPIE 10184, Sensors, and Command, Control, Communicatons, and Intelligtnce (C3I) Technologies for Homeland Security, Defence, and Law Enforcement Applications XVI, 1018408 (5 May 2017); doi: 10.1117/12.2262538.

[15]  Y.G. Danik, M.V. Bugayev, "Analysis of the efficiency of detection of tactical unmanned aerial vehicles by passive and active surveillance means", Problems of creation, testing, application and operation of complex information systems, 2015, vol. 10, pp. 5‑20. Access mode: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Psvz_2015_10_3.

[16]  V.P. Belyaev, B.Yu. Volochiy, A.V. Grabchak, M.V. Miskiv, & L.D. Ozirkovsky, "Modeling and evaluation of the efficiency of a local radio-electronic complex", Information Selection and Processing. National Academy of Sciences of Ukraine, vol. 13 (89), Lviv, 1999, pp. 65‑70.

[17]   O. Shkiliuk, B. Volochiy, and I. Petliuk, “Discrete-Continuous Stochastic Model of Behavior Algorithm of Surveillance and Target Acquisition System”, Proceedings of the 15th International Conference on ICT in Education, Research and Industrial Applications. Integration, Harmonization and Knowledge Transfer, volume II, Kherson, Ukraine, June 12 – 15, 2019, pp. 761‑776.

[18]  Yu. Salnyk, B. Volochiy, and V.  Onishchenko, “Stochastic model of the reaction the unattended ground sensor system based on {3+3} scheme”, Proceedings of 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET-2020), Lviv-Slavske, Ukraine, February 25‑29.2020, pp. 496‑501, doi: 10.1109/TCSET49122.2020.235482

[19]  Yu.P. Salnyk, B.Yu. Volochiy, "Stochastic model of functional behavior of the security system of a critical infrastructure facility", Modern Information Systems, Vol. 5, No. 1, Kharkiv, National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2021, pp. 18‑33, doi: 10.20998/2522-9052.2021.1.03  Режим доступу: https://is.lpnu.ua/ScienceLP/Research/ArticlesEdit.aspx?id=78535

[20]   B.Yu. Volochiy, "Technology of modeling algorithms of behavior of information systems", Lviv, Lviv Polytechnic National University Press, 2004, 220 p.

[21]  D.V. Fedasyuk, S.B. Volochiy, "Methodology for developing structural-automatic models of fault-tolerant systems with alternative continuations of random processes after control, switching and recovery procedures", Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic" "Computer Science and Information Technology", Lviv Polytechnic National University Press, 2017, № 864, pp. 49‑62.

[22]  B.Yu. Volochiy, L.D. Ozirkovsky, "System engineering design of telecommunication networks. A practical guide", Lviv, Lviv Polytechnic National University Press, 2012, 128 p.

[23]  B. Volochiy, V. Yakubenko, Y. Salnyk & P. Chernyshuk, "Software stochastic model of operational behavior of fault-tolerant systems of majoritarian type with voting rule {3 out of 5}", 2021, Infocommunication Technologies and Electronic Engineering, vol.1, № 2, 2021, pp. 94‑113, doi: 23939/ictee2021.02.094