Методы и системы управления беспроводными сенсорными сетями с мобильными сенсорами, телекоммуникационными наземными узлами и аэроплатформ в зоне чрезвычайной ситуации

Целью работы является разработка методологии и технических предложений по обеспечению надежной связью и своевременной и качественной информацией поисково- спасательных работ в зоне чрезвычайной ситуации на основе применения беспроводных сенсорных сетей с мобильными сенсорами, телекоммуникационными наземными узлами и аэроплатформами и эффективного управления ими с одновременным обеспечением структурно-функциональной связности мобильных сенсоров в условиях их быстрого и непредсказуемого перемещения. В основу НИР положена научно-техническая идея, которая заключается в научном обосновании и разработке комплекса методов, алгоритмических и программных средств для реализации многоуровневой динамической архитектуры беспроводной сенсорной сети (БСС), все элементы которой являются мобильными. Реализация этой идеи основывается на утверждении о том, что получение оперативной информации должно осуществляться за минимальное время о событиях, происходящих в зоне чрезвычайной ситуации (состояние оперативного ландшафта, направления поиска и пути спасения, расположение потерпевших и объектов опасности, приоритетность оказания помощи, тенденции развития чрезвычайной ситуации, сопровождение и защиту спасателей и медицинского персонала, локализация мародеров и их обезвреживания, восстановление связи и недопущения паники). Система будет состоять из нескольких уровней: первый уровень - мобильная сеть беспроводных мультисенсорным платформ воздушного базирования - летающих дронов, которые образуют адаптивную сеть поставок первичной информации; второй уровень представляет собой сети телекоммуникационных аэроплатформ (ТА), предназначенные для сбора и последующей обработки информации из сети низкого уровня и управления ею, а также для связи с телекоммуникационными наземными узлами или непосредственно с центром управления чрезвычайной ситуацией. Усовершенствованы и разработаны новые методы и протоколы взаимодействия сенсорных узлов в беспроводной сенсорной сети с мобильными сенсорами (БССМС) на разных уровнях модели OSI с учетом принципов построения многоуровневой адаптивной БССМС. Разработаны новые методы и алгоритмы объединения систем высокоскоростного цифрового радиооборудования на основе стандартов 802.11хх для транспортной и распределительной компонент сети связи, а также модернизированного под нужды силовых ведомств проводного оборудования маршрутизации цифровых потоков, коммутации и распределения информации. Благодаря этому появляется возможность гибкого конфигурирования комбинированных проводно-беспроводных систем передачи информации и их гибкой перестройки в соответствии с ситуационными потребностями и требованиями. Предложены методы и методики определения взаимной связности сенсорных узлов и шлюзов многоуровневой адаптивной БСММС с учетом технических характеристик их приемо-передатчиков и реальных топографических условий оперативного ландшафта.
Предложены методы и методики энергосбережения сенсорных узлов, оборудованных батареями электропитания. Предложенные рекомендации для протоколов программно определяемых радиосистем (SDR) путем использования улучшенных алгоритмов принятия решения об использовании определенной сигнально-кодовой конструкции (СКК) и вида модуляции, помехоустойчивого кодирования, числа поднесущих OFDM. Разработаны предложения по использованию специализированного под нужды силовых ведомств оборудования криптографической защиты информации в цифровых сетях, что обеспечит необходимый уровень защиты информации от вмешательства посторонних лиц в содержание передаваемой информации. Результаты апробаций полученных теоретических и конструктивных предложений получены на базе Украинского научно-исследовательского института гражданской обороны, Института проблем математических машин и систем НАН Украины, ПАО НПО «ЭЛМИЗ».