DSpace Community:
https://er.nau.edu.ua/handle/NAU/38900
2024-03-29T00:49:02ZІнтелектуальні методи управління засобами завадозахисту систем радіозв'язку в умовах дестабілізуючих впливів
https://er.nau.edu.ua/handle/NAU/62304
Title: Інтелектуальні методи управління засобами завадозахисту систем радіозв'язку в умовах дестабілізуючих впливів
Authors: Шишацький, Андрій Володимирович; Shyshatskyi, Andrii
Abstract: Метою дисертаційної роботи є підвищення завадозахищеності систем радіозв’язку в умовах комплексного впливу дестабілізуючих факторів на основі інтелектуального управління їх засобами завадозахисту. У рамках виконаних досліджень отримано такі наукові результати: 1. Обґрунтовані та розвинуті положення системного підходу до вирішення проблеми інтелектуального управління засобами завадозахисту СРЗ спеціального призначення: здійснено обґрунтування принципів побудови інтелектуальних систем управління системами радіозв’язку спеціального призначення; проведена класифікація задач інтелектуального управління засобами завадозахисту СРЗ; розроблена схема системного аналізу і синтезу методів інтелектуального управління засобами завадозахисту СРЗ; сформульована мета функціонування підсистеми інтелекутального управління засобами завадозахисту СРЗ, обґрунтовані принципи її побудови і структура; обґрунтовані етапи вирішення проблеми розробки методології інтелектуального управління засобами завадозахисту СРЗ; визначені вимоги до методів управління в СРЗ спеціального призначення; проведена декомпозиція рішення даної проблеми на завдання в залежності від сигнальної та завадової обстановки в СРЗ та наявності інформації про дії системи радіоелектронного придушення. 2. Запропонована нова наукова концепція організації взаємодії моделей елементів систем радіозв’язку спеціального призначення. Формалізовано опис процесу функціонування системи радіозв’язку спеціального призначення в умовах складної радіоелектронної обстановки. 3. Запропоновані моделі функціонування систем радіозв’язку на різних рівнях взаємодії відкритих систем, які дозволяють послідовно здійснити комплексну оцінку стану системи радіозв’язку спеціального призначення: математична модель оцінки радіоелектронної обстановки систем радіозв’язку спеціального призначення; модель оцінки стану систем радіозв’язку спеціального призначення в умовах комплексного впливу дестабілізуючих факторів та математична модель захисту систем радіозв’язку спеціального призначення в умовах комплексного впливу дестабілізуючих факторів. 4. Розроблено вперше математичну модель оцінки радіоелектронної обстановки систем радіозв’язку спеціального призначення. Удосконалено модель оцінки стану систем радіозв’язку спеціального призначення в умовах комплексного впливу дестабілізуючих факторів. Розроблено вперше математичну модель захисту систем радіозв’язку спеціального призначення в умовах комплексного впливу дестабілізуючих факторів. 5. Запропоновано сукупність нових методів оцінювання стану системи радіозв’язку спеціального призначення в умовах складної радіоелектронної обстановки. 6. Удосконалено метод оцінки радіоелектронної обстановки систем радіозв’язку спеціального призначення. Набув подальшого розвитку метод оцінки та прогнозування стану СРЗ який відрізняється від відомих використанням нового типу нечітких когнітивних темпоральних моделей, орієнтованих на багатовимірний аналіз і прогнозування стану об’єктів в умовах невизначеності. Удосконалено метод оцінки кібер захищеності системи радіозв’язку спеціального призначення. 7. Розроблено сукупність методів інтелектуального управління засобами завадозахисту систем радіозв’язку в залежності від радіоелектронної обстановки в системі та наявності інформації про дії системи радіоелектронного придушення. 8. Розроблено вперше метод синтезу раціональної топології СРЗ спеціального призначення з використанням генетичного алгоритму. Удосконалено метод інтелектуального управління параметрами СРЗ спеціального призначення. Розроблено вперше метод комплексного управління ресурсами СРЗ спеціального призначення.; As a result of the conducted research, a methodology of intelligent management of the means of jamming of special purpose radio communication systems (SRS) in the conditions of a complex radio-electronic environment was developed, which allows to increase the efficiency of the functioning of radio communication systems in conditions of complex destructive influence, which is of significant importance in improving the existing and creating a promising radio communication techniques of special purpose control and communication systems. The purpose of the dissertation is to increase the noise immunity of radio communication systems in conditions of complex influence of destabilizing factors on the basis of intellectual control of their noise protection means. Within the framework of the performed studies, the following scientific results were obtained: 1. Substantiated and developed provisions of the system approach to solving the problem of intelligent control of jamming means of special-purpose SRC: substantiation of the principles of building intelligent control systems of special-purpose radio communication systems; classification of tasks of intellectual control of the means of protection of SRC; a scheme of system analysis and synthesis of methods of intelligent control of the SRC jamming protection means has been developed; the purpose of the functioning of the intelligent control subsystem of the SRC jamming protection means is formulated, the principles of its construction and structure are substantiated; reasonable stages of solving the problem of developing a methodology for intelligent control of the SRW protection means; defined requirements for management methods in special purpose SRC; decomposition of the solution of this problem to the problem was carried out depending on the signal and interference situation in the SRC and the availability of information on the actions of the electronic suppression system. 2. A new scientific concept of organization of interaction of models of elements of special-purpose radio communication systems is proposed. A description of the process of functioning of a special-purpose radio communication system in a complex electronic environment has been formalized. The developed concept allows: to organize the interaction of different models and their coordination according to the parameters and characteristics of the SRH, according to the time of calculations, accuracy and units of measurement; operate with already existing models, as well as include newly created models in the complex, providing the possibility of replenishment, improvement and restoration of models; integrate complex models depending on the specific situation of creation and adaptation; model networks and their elements; perform various calculations and multi-level modeling; effectively evaluate network parameters and characteristics. 3. Models of functioning of radio communication systems at different levels of interaction of open systems are proposed, which allow sequentially to carry out a comprehensive assessment of the state of a special-purpose radio communication system: a mathematical model for assessing the electronic situation of special-purpose radio communication systems; a model for assessing the state of special-purpose radio communication systems under conditions of complex influence of destabilizing factors and a mathematical model for protecting special-purpose radio communication systems under conditions of complex influence of destabilizing factors. For the first time, a mathematical model for assessing the electronic situation of special-purpose radio communication systems has been developed. The model for assessing the state of special-purpose radio communication systems under conditions of complex influence of destabilizing factors has been improved. For the first time, a mathematical model of protection of special-purpose radio communication systems in conditions of complex influence of destabilizing factors has been developed. 4. A set of new methods for assessing the state of a special-purpose radio communication system in a complex radio-electronic environment has been proposed. The method of assessing the electronic situation of special-purpose radio communication systems has been improved. The method for assessing and predicting the state of SRC has been further developed, which differs from those known by using a new type of fuzzy cognitive temporal models focused on multidimensional analysis and forecasting the state of objects under uncertainty. The method of assessing the cyber security of a specialpurpose radio communication system has been improved. 5. A set of methods of intelligent control of noise protection of radio communication systems depending on the electronic situation in the system and the availability of information about the actions of the electronic suppression system. 6. The proposed methodology for the synthesis of a rational topology of a specialpurpose SRC using a genetic algorithm. The structure of SRC is presented in the form of a two-dimensional incidence matrix. This matrix is used as a chromosome by genetic algorithm operators. In the genetic algorithm, the elements of the incidence matrix describing the relationships between elements of the SRC are genes. In each cycle of the genetic algorithm, pairwise crossing of chromosomes is carried out, during which part of the genes are exchanged, which for the network under study means the appearance and disappearance of the corresponding connections between elements. 7. The method of intelligent management of the parameters of the special-purpose SRH is proposed. The difference between the proposed method and the known ones lies in the complex management of the parameters of the physical, channel and network level of the special purpose SRC. The proposed method makes it possible to select the working frequencies of radio communication means taking into account the strategy of means of radio-electronic warfare; allows you to choose a rational network topology, choose a rational information transmission route, and allows you to choose the mode of operation of the radio communication tool taking into account the bandwidth of the SRC. 8. The method of complex management of special purpose SRC resources is proposed. The specified technique allows: to determine the impact of destabilizing factors on the special purpose SRC and to determine the number of necessary forces and means of radio communication, which must be increased for the full functioning of the special purpose SRC under the influence of means of radio-electronic warfare, fire damage and cybernetic influence.2024-02-08T00:00:00ZІнформаційна технологія розпізнавання мережевих даних Інтернет на основі генеративних нейромережевих моделей
https://er.nau.edu.ua/handle/NAU/59172
Title: Інформаційна технологія розпізнавання мережевих даних Інтернет на основі генеративних нейромережевих моделей
Authors: Долгих, Сергій Миколайович; Dolgikh, Serge
Abstract: У роботі проведено дослідження, теоретичне обґрунтування, розробку, програмне виконання та експериментальну перевірку методів навчання розпізнавання класів даних пакетів трафіку Інтернет та інших типів з даними навчання мінімального обсягу на основі структури щільності генеративних представлень даних та запропоновано інформаційну технологію обробки даних та навчання машинних систем на основі структури щільності генеративних представлень.
У теоретичній частині роботи досліджувалися методи створення інформативних генеративних представлень та доведено теорему про категоризацію в генеративних представленнях, що лежить в основі методів навчання з мінімальними наборами відомих даних, запропонованих у роботі.
На підставі результатів теоретичної частини та огляду сучасних методів та моделей навчання штучних систем, запропоновані методи навчання з використанням неконтрольованої генеративної структури (ландшафту щільності) представлень даних Інтернет: метод виявлення характерних типів даних без вимог відомих даних; та метод ітеративного навчання на генеративному ландшафті з мінімальними наборами навчальних даних, до кількох зразків. На основі результатів теоретичних досліджень
та експериментальної перевірки запропонованих методів запропоновано інформаційну
технологію навчання з використанням неконтрольованої генеративної структури (ландшафту щільності) представлень, яка з'єднує обробку даних, навчання генеративних моделей та виявлення інформаційної структури даних у єдиний процес, який може застосовуватися з даними різних джерел та типів.
Результати роботи підтверджуються ретельним аналізом теоретичних основ, доскональною експериментальною перевіркою та рецензованими публікаціями в українських та міжнародних наукових виданнях.; In the thesis, a research into theoretical foundations of unsupervised generative learning, architecture of generative models, design and development, implementation and experimental verification was carried out to propose and verify methods and an information technology of training machine intelligence systems with minimal sets of known data based on generative density structure (landscape) of informative representations created by generative models in the process of unsupervised training with minimization of generative error. Developing such methods is an essential challenge in a number of critical applications including analysis and
classification of data in computer networks and Internet. As was established in a number of studies, applying conventional methods with standard sets of training data can affect generality and accuracy of methods in practical applications where data in the networks differs significantly from the sources of training data.
The proposed methods are based on the informative structure of unsupervised generative representations produced with models of generative self-learning that do not require known data to produce. Completely unsupervised methods of determination of generative structure of informative representations proposed and verified in the thesis can produce additional essential information about the input distributions to a learning model and allow to significantly reduce the requirement for known data to achieve confident learning of both
externally known classes and the common general types or “natural concepts” in the data, offering a natural solution to the identified challenges in the stated problem of Internet traffic classification.
In the theoretical part of the thesis, methods of creating informative generative representations were investigated and a theorem of categorization in generative representations proven under a number of identified conditions. The theorem establishes a theoretical foundation for introduction and definition of methods of learning characteristic types (native concepts) and known classes of Internet packet data with minimal sets of training samples based on the density cluster structure in the latent distributions of data proposed and
developed in the thesis. The methods use the cluster structure of density distributions in the informative low-dimensional generative representations of Internet packet data, created in the process of unsupervised generative learning to produce latent samples associated with natural concepts or a known classes of interest and construct classifiers of classes and natural concepts with improved accuracy results and reduced dependency on the significant amounts of training data.
The proposed approach has a number of essential advantages compared to conventional supervised methods of machine intelligence, including: flexibility, in learning specific classes and concepts of interest without the constraints of confident knowledge of the complete conceptual structure of the data; the ability to learn iteratively, starting with minimal known samples (down to a handful of samples) and improve learning results when new data becomes available without full retraining of the generative model; massively reduced requirement for prior known training data; and, in a strong correspondence to the stated problem of the thesis,
reduce to the minimum the dependence of the learning success on the source of training data via employing natural generative structure of the latent distributions of the data in the network. As well, the proposed methods have interesting parallels to learning of biological systems that is characterized by flexibility and ability to learn successfully with minimal data as and when it becomes available.
On the base of methods proposed and verified in the thesis, the information technology of minimal sample learning based on density structure (landscape) of informative generative representations was developed. The technology combines the stages of: data processing; selection and training of generative models in an unsupervised process; determination of the density structure of latent representations and learning based on the identified generative structure (landscape) of generative representations into a single information process that can be generalized and extended to data of different types and origin in different domains and
problem areas. The results of the thesis are supported by a thorough review of the theoretical foundations
of the problem and the existing approaches in Internet data analysis and classification, comprehensive design of the models based on solid theoretical foundations, extensive and comprehensive experimental verification; presentation and positive acceptance of the results by the research community at international and Ukrainian scientific conferences and seminars;and peer-reviewed publications in Ukrainian and international scientific literature.2023-04-24T00:00:00ZТехнологія налаштовування радіомережі в умовах завад інтеграцією маршрутизації та самонавчання
https://er.nau.edu.ua/handle/NAU/49767
Title: Технологія налаштовування радіомережі в умовах завад інтеграцією маршрутизації та самонавчання
Authors: Перепеліцин, Сергій Олександрович; Perepelitsyn, Sergiy
Abstract: Дисертаційна робота присвячене розв'язання науково-технічної задачі зі створення інформаційної технології моделювання ефективного контролю за топологією однорангової мобільної радіомережі, що само налагоджується, тактичного рівня й управління зміною показників її функціонування в умовах
впливу радіоперешкод та радіоелектронної протидії (РЕБ).
У дисертаційній роботі вперше запропоновано нова топологія, що відрізняється від відомих тим, що включає елементи навчання поведінки мережі в умовах перешкод. Введені нові процеси інтелектуальної системи керування вузлом мобільної радіомережі: пошукова настройка рівня шумів або сигналу перешкоди на вхідному тракті комунікатора та контроль зв'язності комутації вузлів мобільної
радіомережі. Запропоновано новий метод самонастроювання радіомережі на основі градієнтного підходу, що відрізняється від відомих, інтеграцією градієнтного алгоритму налаштування ваги сусідніх вузлів і пошуку найкоротшого маршруту в мережі, що підлягає впливу перешкод, що адекватно
вирішення завдань ітераційної оптимізації. Отримано нові результати для моделювання радіомережі, що відрізняються від відомих тим, що виконано моделювання радіомережі на основі градієнтного
алгоритму навчання, які підтверджуються теоретичними дослідженнями й практичними результатами. Запропоновано технологію автоматизованої обробки даних з графічним представленням топології радіомережі за допомогою геоінформаційної системи ArcGIS-10 американської компанії ESRI,
яка дозволяє оцінити стійкість мережевої структури в динамічній зміні та виявити кордони стійкої зв'язності вузлів комутації радіомережі. Такий підхід є новою варіацією яка розширює межі розв'язання задачі розподілу трафіку і перешкодостійкості радіомережі з урахуванням структури мережевої топології. Практичне значення отриманих результатів моделювання та експериментальне дослідження підтвердило правильність запропонованих рішень та отриманих теоретичних результатів.; The scientific degree thesis is devoted to solve the task to create an efficient
modeling technology for network topology of peer-to-peer mobile self-adaptive
tactical military radio network and to manage the changing performance indicators of
such radio network under radio frequency interference and defense.
The scientific thesis first time offered a brand new topology differing from
existing ones, that researches network behavior under circumstances of interference
and radiofrequency defense. Innovative intellect management of mobile radio network
node were introduced: search adjustment of the noise level or interference signal on
entry of communicator and connectivity control of the radio network nodes. Main
difference of current intellectual system is mechanism of data/knowledge storage and
processing (knowledge base block) for efficient activities in uncertain (lack of
information) and random circumstance. The knowledgebase contains the control
system, it’s goals and management principles, decision making structure and the
control object itself. The control system can be contributed with learning sub-system,
that generalizes the accumulated experience, which is show on pic [55].
The subsystem for control, gathering, storage and processing of data measures
mobile nodes and general radio network parameters. The decision making subsystem was build thinking about unification of control functions into independent groups to separate network management on subsystems and ensure easier math modeling of network management. The new gradient approach of self-adapted radio network was proposed, that differs from known methods by gradient setting of neighboring nodes
weight and search of close path in network affected by interference. Dijkstra algorithm is a search procedure of the shortest path at weighted oriented graph. Algorithm works by steps, starting from first radio network node: on each step it refers to one node, and reduces marks and stops execution when all radio network nodes are visited. Dijkstra algorithm is resourceful, but given the knowledge of network topology and path to necessary peak, the router always knows an alternative route to the required node, in case of fall of any node of the path. Self-learning is a key feature for solving complex problems, that cannot be solved in usual way. The
difficulty of constructing such network is to choose invariant features for describing of input data so the differences are caused only by random factors, such as noise. In this case, the informative features will be the vector representation of the symbols on which the noise component or interference was applied. Among the major types of neuro networks, including deep learning networks, the BP (back propagation) structure of neuro network is widely used, because it has features of self-adaptation, and recognition is computation-efficient. The algorithm of non-linear optimization (Levenberg–Marquardt algorithm) which is applied for search of minimal strategy – linear approximation and gradient descent. According to the simulation procedure, we determine the neural network BP with three layers. The initial structure has two layers, the number of neurons in the first layer is 33, and in the second - 27, which corresponds to the number of network outputs. The network training function allows to assess the quality of network configuration by constructing a regression line in which the proportionality factor allows to determine the degree of correlation between input and output data. In this
case, there is a high degree of correlation between input and output data, R = 0.999. Training in this example results in an error of 1.52 · 10-5, due to the complexity of the output data. The learning took only eight epochs.
The BP multilayer neural network self-adapting algorithm is a controlled algorithm. In fact, it's an iterative method of gradient search for the best parameters in these conditions, which is characterized by the simplicity of the classification task in terms of "input-output" and reliability. New results of radio network modeling are
obtained. On the one hand, they differ from the known ones in that the radio network modeling is performed on the basis of gradient learning algorithm. On the other hand, the results are confirmed by theoretical researches and practical results. The proposed geo information technology of automated data processing with a graphical representation of the radio network topology using the geographic information system ArcGIS-10 of the American company ESRI, which allows to assess the stability of the network structure in dynamic change and identify the limits of stable connectivity of radio switching nodes. This approach is a new variation that
expands the boundaries of solving the problem of traffic distribution and noise immunity of the radio network, taking into account the structure of the network topology. The practical significance of the obtained simulation results and experimental research confirmed the correctness of the proposed solutions and the
obtained theoretical results.2021-04-12T00:00:00ZМетоди та моделі вдосконалення транспарентної технології таємного Інтернет-голосування
https://er.nau.edu.ua/handle/NAU/48962
Title: Методи та моделі вдосконалення транспарентної технології таємного Інтернет-голосування
Authors: Комарницький, Олег Олександрович; Komarnitskiy, Oleh
Abstract: Дисертаційна робота присвячена проблемі забезпечення довіри громадян до
систем дистанційного таємного голосування через Інтернет (ДТГ), а також
скороченню витрат часу виборців на процедуру волевиявлення.
Удосконалення спрямовані на підвищення рівня автоматизації трудомістких
процедур та надання виборцям можливості аудиту системи ДТГ з метою набуття
впевненості у відсутності зловмисного втручання у роботу сервера голосування, яке
може призвести до розкриття таємниці голосів та фальсифікації підрахунку, що
усуває причини для недовіри до чесності роботи системи ДТГ.
Побудовано модель та відповідний протокол інформаційної взаємодії
елементів системи ДТГ, які завдяки застосуванню додатково розробленого
серверного обладнання здатні підтримувати автоматизований пошук IP адрес
серверів виборчих дільниць під час здійснення виборцями процедури Інтернет
голосування і при цьому за рахунок розгалуження процесів уникати довготривалих
затримок у доступі виборців до ресурсів системи Інтернет голосування. Розроблено
технологію оптимального адаптивного розподілу потоку запитів виборців між серверами, що здійснюють автоматизований пошук IP адрес серверів виборчих
дільниць, реалізація якого дозволяє удосконалити технологію дистанційного
доступу виборців до ресурсів системи ДТГ, зокрема рівномірно завантажувати
серверне обладнання в умовах пульсацій трафіка і таким чином знижувати ризики
перенавантаження обладнання трафіком. Запропоновано метод протидії атакам
посередника (MITM) у відкритій системі ДТГ, який дозволяє кожному виборцю
перед здійсненням акту волевиявлення за допомогою штатних термінальних
засобів Інтернет самостійно впевнитись у тому, що він дійсно спілкується зі
штатним сервером своєї виборчої дільниці, а не його фальшивим аналогом, що
імітує процес волевиявлення для виборців. Удосконалено технологію дистанційної
автентифікації виборців у системі ДТГ, завдяки чому створюються більш зручні
умови голосування для виборців, зокрема не вимагається від них проходження
обов’язкової очної перевірки перед кожним актом голосування.; The dissertation is devoted to the problem of ensuring citizens' trust in remote secret
ballot systems via the Internet (RSB), as well as reducing the time spent by voters on the
procedure of expression of will .
Improvements are aimed at increasing the level of automation of time-consuming
procedures and giving voters the opportunity to audit the RSB system to ensure that
there is no malicious interference with the voting server, which could lead to disclosure
of votes and falsification of counting, which eliminates reasons for distrust of the RSB
system.
A model and corresponding protocol of informative co-operation of elements of the
system RSB are built. Due to application of the additionally worked out server equipment
the system is able to support the automated search of IP-addresses of servers of electoral
districts during realization of procedure electors the Internet of voting. Due to branching
of processes the system is able to avoid of long duration delays in access of electors to
the resources of the system the Internet voting.
The method of optimal adaptive distribution of stream of appeals of electors is used
between servers that produce the automated search of IP addresses of servers of electoral
districts. Realization of method allows to perfect technology of the controlled from
distance access of electors to the resources of the system RSB, in particular evenly to
load a server equipment in the conditions of pulsations of traffic and thus to reduce the
risks of overload of equipment.
The method of counteraction to the attacks of mediator (MITM) is offered in open
system RSB. A method allows to every elector before realization of act of will
by means of regular terminal facilities the Internet independently to make sure of that he
really intermingles with the regular server of the electoral district, but not him by a false
analogue that imitates the process of will for electors.2021-03-30T00:00:00Z