Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2018, № 5 · RADIO ELECTRONICS RELATED PROBLEMS

Задача разработки модели цифровой платформы сбора, обработки и распространения пространственных данных, построенной с использованием сетецентрической авиационной системы мониторинга

I.B. Arkhimandritov1, S.G. Belov1, V.S. Verba1, A.A. Lipatov1, D.A. Miliakov1, I.A. Sidorov1, D.I. Chetyrkin1

1 АО «Концерн «Вега», 121170, г. Москва, Кутузовский проспект, д.34, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.5.5 UDC 629.7.058.53 EDN XRLCUX

Abstract

The formulation of the task of developing a model of a digital platform for the collection, processing and dissemination of spatial data, constructed using a network-centric aviation monitoring system, is considered. The directions of research necessary to solve the set task and, in the aggregate, make up interdisciplinary scientific research, covering the subject domains of information technologies, methods of artificial intelligence in solving planning problems, the theory of group control of objects, statistical theory of optimal signal processing, radiometry, data integration. The analysis of the current state of research in the field is carried out, approaches and methods for solving the problems are proposed. It is shown that the developed model of the spatial data collection and processing segment can be used as a methodological basis for the practical implementation of a digital platform for the collection, processing and dissemination of spatial data that meets the needs of the state, business and citizens in obtaining up-to-date and reliable information about objects, including, moving, as well as on the terrestrial and water surfaces in the areas of interest.

  • digital economy
  • digital platform
  • aviation monitoring
  • hardware and software architecture
  • functional architecture
  • open architecture
  • cloud computing
  • radar systems
  • optoelectronic systems
  • radio monitoring systems
  • Radiometric systems
  • interferometry
  • group management
  • intellectual planning
  • artificial intelligence methods
Аннотация (на русском)

Задача разработки модели цифровой платформы сбора, обработки и распространения пространственных данных, построенной с использованием сетецентрической авиационной системы мониторинга

Рассмотрена постановка задачи разработки модели цифровой платформы сбора, обработки и распространения пространственных данных, построенной с использованием сетецентрической авиационной системы мониторинга. Определены направления исследований, необходимых для решения поставленной задачи и в совокупности составляющих междисциплинарное научное исследование, охватывающее предметные области информационных технологий, методов искусственного интеллекта при решении задач планирования, теории группового управления объектами, статистической теории оптимальной обработки сигналов, радиометрии, интеграции (комплексирования) данных. Проведен анализ современного состояния исследований в рассматриваемой области, предложены подходы и методы решения поставленных задач. Показано, что разработанная модель сегмента сбора и обработки пространственных данных может быть использована в качестве методологической основы при практической реализации цифровой платформы сбора, обработки и распространения пространственных данных, обеспечивающей потребности государства, бизнеса и граждан в получении актуальной и достоверной информации об объектах, в том числе движущихся, а также о земной и водной поверхностях в интересующих районах.

For citation

Arkhimandritov I.B., Belov S.G., Verba V.S., Lipatov A.A., Miliakov D.A., Sidorov I.A., Chetyrkin D.I. Задача разработки модели цифровой платформы сбора, обработки и распространения пространственных данных, построенной с использованием сетецентрической авиационной системы мониторинга // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.5.5

References

  1. Жарков А.А. Система межведомственного электронного взаимодействия. // Молодой ученый [Электронный ресурс]. 2014. №14. С. 41-45. URL: https://moluch.ru/archive/73/12406.
  2. Широкова Е. А. Облачные технологии. // Современные тенденции технических наук: материалы междунар. науч. конф. (г. Уфа, октябрь 2011 г.). - Уфа: Лето, 2011. С. 30-33.
  3. Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Принципы построения, проблемы разработки и особенности функционирования. Монография. - М.: Радиотехника, 2014. - 528 с.
  4. Архимандритов И.Б., Белов С.Г., Белик Б.В., Верба В.С., Меркулов В.И., Миляков Д.А. и др. Комплексы с беспилотными ЛА. Состояние и перспективы. Монография. / Под ред. В.С. Вербы. - М.: Радиотехника, 2016.
  5. Ruoxin Shi, Lifen Liu, Shuandao Li, and Jiang Wu. Command and Control Configuration Based on Service Reconfiguration for Unmanned Aircraft Systems. Proceedings of 2016 IEEE Chinese Guidance, Navigation and Control Conference, August 12-14, 2016, Nanjing, China, pp. 1997-2000.
  6. Городецкий В.И. и др. Прикладные многоагентные системы группового управления. // Искусственный интеллект и принятие решений. 2009. №2. С. 3-24.
  7. Kimon P. Valavanis, George J. Vachtsevanos, editors. Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Springer Dordrecht Heidelberg New York London. DOI 10.1007/978-90-481-9707-1.
  8. L. Geng, Y. F. Zhang, J. J. Wang, J. Y. H. Fuh, and S. H. Teo. Mission planning of autonomous UAVs for urban surveillance with evolutionary algorithms. In 10th IEEE International Conference on Control and Automation (ICCA), 2013.
  9. X. Cheng, D. Cao, and C. Li. Survey of cooperative path planning for multiple unmanned aerial vehicles. Applied Mechanics Materials, 2014, pp. 667-679.
  10. Handbook of Constraint Programming. Edited by F. Rossi, P. van Beek and T. Walsh. Elsevier. 2006.
  11. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустян С.Г. Модели и алгоритмы коллективного управления в группах роботов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 280 с.
  12. SPH Engineering Centralized Drone Management System (available at: http://www.sph-engineering.com, UgCS Centralized drone management (available at: https://www.ugcs.com).
  13. Andrew Sutton, Barıs Fidan, Dirk van der Walle. Hierarchical UAV Formation Control for Cooperative Surveillance. Proceedings of the 17th World Congress The International Federation of Automatic Control, Seoul, Korea, July 6-11, 2008, pp. 12087-12092.
  14. HuZhi-wei, LiangJia-hong, ChenLing, WuBing. A Hierarchical Architecture for Formation Control of Multi-UAV. Procedia Engineering, Volume 29, 2012, pp. 3846-3851.
  15. Харьков В.П., Меркулов В.И. Синтез алгоритма иерархического управления группой БЛА. // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2012. №8. С. 61-67.
  16. Wei Meng, Zhirong He, Rong Su, Ahmad Reza Shehabinia, Liyong Lin, Rodney Teo, Lihua Xie. Decentralized Control of Multi-UAVs for Target Search, Tasking and Tracking. Proceedings of the 19th World Congress The International Federation of Automatic Control. Cape Town, South Africa. August 24-29, 2014, pp. 10048-10053.
  17. Nathan Michael Paczan, Michael John Elzinga, Raphael Hsieh, Luan Khai Nguyen. Collective unmanned aerial vehicle configurations. US20160378108A1. US Application. Current Assignee: Amazon Technologies Inc., Priority date 2015-02-19.
  18. Controlling unmanned aerial vehicles as a flock to synchronize flight in aerial displays. US20140249693A1. US Application. Inventor: James Alexander Stark, Clifford Wong, Robert Scott Trowbridge. Current Assignee: Disney Enterprises Inc. Priority date: 2013-02-15.
  19. Меркулов В.И., Миляков Д.А., Самодов И.О. Оптимизация алгоритма группового управления беспилотными летательными аппаратами в составе локальной сети. // Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. №12(161). С. 157-166.
  20. Харьков В.П., Меркулов В.И. Формирование заданной конфигурации сложной распределенной системы управления. // Радиотехника. 2011. №6. С. 96-101.
  21. Харьков В.П., Меркулов В.И. Синтез алгоритма иерархического управления группой БЛА. // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2012. №8. С. 61-67.
  22. Меркулов В.И., Харьков В.П., Шамаров Н.Н. Оптимизация коллективного управления группой беспилотных летательных аппаратов. // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2012. №7. С. 3-7.
  23. Бурый А.С., Фомичев И.Д. Мультиагентные модели управления группами автономных летательных аппаратов [Электронный ресурс]. // Информационно-экономические аспекты стандартизации и технического регулирования: Научный интернет-журнал. 2013. - № 2(12). URL: http://iea.gostinfo.ru/files/2013_02/2013_02_06.pdf.
  24. Амелин К.С., Граничин О.Н. Мультиагентное сетевое управление группой легких БПЛА. // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2011. №6. С. 64-72.
  25. Васильев В.И., Ильясов Б.Г. Интеллектуальные системы управления. Теория и практика: учебное пособие. - М.: Радиотехника, 2009. - 392 с.
  26. Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: философия, психология, информатика. - М.: Эдиториал УРСС, 2002. - 352 с.
  27. Нариньяни А.С. Недоопределенность в системе представления и обработки знаний. // Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. 1986. № 5. С. 3-28.
  28. В.А. Плющев. Результаты разработки и направления развития многочастотных авиационных комплексов РСА. // Наукоемкие технологии. 2004. №8-9.
  29. Авиационные системы радиовидения. / Под ред. Г.С. Кондратенкова. - М: Радиотехника, 2015.
  30. М. Виноградов. Возможности современных РЛС с синтезированием апертуры антенны. // Зарубежное военное обозрение. 2009. №2. С. 52-57.
  31. R. Bamler; P. Hartl. Synthetic aperture radar interferometry. Inv. Probl. 14, august 1998.
  32. Мельников Ю.П., Попов С.В. Методы оценки погрешности определения параметров движения объекта при локации в условиях радиоэлектронного подавления. // Радиотехника. 1998. №3. С. 34.
  33. Дрогалин В.В. и др. Определение координат и параметров движения источников радиоизлучений по угломерным данным в однопозиционных бортовых радиолокационных системах. // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 2002. № 3.
  34. Jussi Rintanen. Temporal Planning with Clock-Based SMT Encodings Proceedings of the Twenty-Sixth International Joint Conference on Artificial Intelligence, pp. 743-749. URL: https://doi.org/10.24963/ijcai.2017/103.
  35. Buser Say, Ga Wu, Yu Qing Zhou, Scott Sanner. Nonlinear Hybrid Planning with Deep Net Learned Transition Models and Mixed-Integer Linear Programming. Proceedings of the Twenty-Sixth International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI-17), pp. 750-756. Available at: https://doi.org/10.24963/ijcai.2017/104.
  36. Зенкин А.А. Когнитивная компьютерная графика. / Под ред. Д.А. Поспелова - М.: Наука, 1991. - 192 с.
  37. Еремеев А.П., Чирков А.В. Реализация средств когнитивной графики для систем поддержки принятия решений реального времени. // 8-я Национальная конференция по искусственному интеллекту с международным участием КИИ-2002. Труды конференции. В 2-х т. Т.2. - М.: Физматлит, 2002. С. 624-631.
  38. Липатов А.А. Методы и программные средства интеллектуализации пользовательского интерфейса в приложении к системам недоопределенных вычислений. // Искусственный интеллект и принятие решений. 2008. №3. С. 16-27.
  39. Липатов А.А. Интерактивная компьютерная графика в системах недоопределенных вычислений. // Приложение к журналу «Информационные технологии». 2011. №6. С. 26-29.
  40. Меркулов В.И., Миляков Д.А., Чернов В.С. Траекторное управление наблюдением в подвижных пассивных системах воздушного базирования. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2012. №11. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/nov12/10/text.pdf
  41. Верба В.С., Меркулов В.И. Робототехнические комплексы на основе беспилотных летательных аппаратов. Проблемы группового управления. // Полет. 2016. №4. С. 48-55.
  42. Белов С.Г. Сервис-ориентированная процессная архитектура информационно-управляющей системы многодатчикового комплекса мониторинга окружающего пространства воздушного базирования. // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2017. №1. С. 14-19.
  43. Верба В.С., Меркулов В.И. Проблемы разработки мобильных многодатчиковых систем мониторинга окружающего пространства. // Полет. 2015. №5. С. 31-35.
  44. Верба В.С., Меркулов В.И., Миляков Д.А., Чернов В.С. Интегрированные многодатчиковые комплексы мониторинга окружающего пространства. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2015. №4. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/apr15/7/text.pdf
  45. Верба В.С., Меркулов В.И., Черепенин В.А. Проблемы разработки бортовых РЛС нового поколения. Ч. 1. РЛС в составе интегрированного авиационного комплекса. Условия применения. Системные показатели совершенства. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. №8. С. 4-12.
  46. Верба В.С., Меркулов В.И., Черепенин В.А. Проблемы разработки бортовых РЛС нового поколения. Ч. 2. Общесистемные вопросы разработки. Прикладные проблемы. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. №8. С. 13-19.
  47. Верба В.С., Меркулов В.И., Черепенин В.А. Проблемы разработки бортовых РЛС нового поколения. Ч.3. Технологические проблемы разработки. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. №8. С. 20-24.
  48. С.Г. Белов. Использование нечеткой логики при отождествлении воздушных радиолокационных объектов в процессе их многоцелевого сопровождения. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №5. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/may17/5/text.pdf.
  49. Белов С.Г. Использование псевдоизмерений при фильтрации параметров состояния объектов по наблюдениям в многодатчиковой среде. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №5. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/may17/4/text.pdf.
  50. S.G. Belov, V.I. Merkulov, V.A. Cherepenin. Processing of signals from land-based radio emission sources in a monostatic air-borne monitoring system. // Journal of Communications Technology and Electronics, 2016, Vol. 61, No. 4, pp. 414-422. DOI: https://doi.org/10.1134/S1064226916040045.
  51. Плющев В.А., Сидоров И.А., Четыркин Д.Ю. и др. Радиолокационные системы авиационно-космического мониторинга земной поверхности и воздушного пространства. // Под ред. В.С. Вербы, Б.Г. Татарского. - М: Радиотехника, 2014.
  52. Брызгалов А.П., Исаев О.А., Ковальчук И.В., Туманов К.В., Фальков Э.Я., Хныкин А.В., Плющев В.А., Четыркин Д.Ю. Способ поиска и обнаружения объекта. Патент РФ на изобретение 2596610 от 16.06.2015.
  53. Каплин М.Г., Четыркин Д.Ю., Замотин М.М., Шишкин А.С., Данилов А.Ю. Совмещение радиолокационных изображений радиолокатора c синтезированной апертуры в различных диапазонах длин волн. Сборник XV молодежной научно-технической конференции «Радиолокация и связь - перспективные технологии». Материалы конференции. 2017. С. 38-45.
  54. Верба В.С., Шутко А.М., Гуляев Ю.В., Крапивин В.Ф., Сидоров И.А., Новичихин Е.П., Плющев В.А. и др. СВЧ-радиометрия земной и водной поверхностей: от теории к практике. // Академическое издательство имени проф. Марина Дринова, София, 2014, ISBN 978-954-322-708-2.
  55. Белик Б.В., Белов С.Г. Использование расширенного фильтра Калмана для слежения за подвижной воздушной радиоизлучающей целью в системе пассивной радиолокации воздушного базирования. Сборник трудов XXII международной научно-технической конференции «Радиолокация, радионавигация, связь». Воронеж: Изд-во НПФ «САКВОЕЕ» ООО - 2016.
  56. Белик Б.В., Белов С.Г. Многоцелевое сопровождение источников радиоизлучения в однопозиционной системе радиомониторинга воздушного базирования. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №5. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/may17/3/text.pdf.