Формування підходів до урахування можливих дій порушника кордону при оцінці ефективності систем спостереження

Размещено на http://www.allbest.ru/

7

Формування підходів до урахування можливих дій порушника кордону при оцінці ефективності систем спостереження

Роман Рачок

доктор технічних наук, доцент, начальник кафедри телекомунікацій та радіотехніки Національної академії Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького, м. Хмельницький

Андрій Наконечний

старший офіцер відділення з добору в Хмельницькій області (з місцем дислокації м. Хмельницький) Окремого регіонального центру комплектування Центрального регіонального управління Адміністрації Державної прикордонної служби України (з місцем дислокації м. Київ), м. Хмельницький

У роботі проведений критичний аналіз існуючих підходів до оцінки ефективності системного використання технічних засобів спостереження. При такій оцінці з використанням геоінформаційних технологій враховуються можливості технічних засобів спостереження і умови їх використання, зокрема, рельєф місцевості, погодні умови, рослинність. Показано, що існуючі методики узагальнення ймовірнісної оцінки можливості виявлення порушника кордону в межах необхідної смуги спостереження забезпечують лише усереднений опис і не враховують топологічних особливостей ймовірнісного розподілу. У зв'язку з цим таке узагальнення не завжди є коректним. Можливі варіанти застосування технічних засобів спостереження, коли неприкриті ефективним спостереженням ділянки мають малу площу але є протяжними і утворюють «коридор» для прихованого перетину кордону. При усередненому описі такому варіанту може відповідати прийнятне значення узагальненого показника. Однак, виходячи з можливості неконтрольованого перетину державного кордону, значення такого показника в цьому випадку має бути незадовільним. Урахування топологічних особливостей розподілу ймовірності виявлення цілі дозволяє спрогнозувати найкращій маршрут руху порушника кордону. Для такого прогнозування можливо використати науково-методичний апарат визначення оптимальних маршрутів. Загальну оцінку ефективності системного використання технічних засобів спостереження запропоновано проводити з врахуванням прогнозованого маршруту руху порушника. Така оцінка дозволить врахувати та виявити слабкі сторони побудови системи технічних засобів спостереження та, в подальшому, провести її модернізацію. Визначені найкращі маршрути руху для порушників кордону доцільно враховувати при плануванні охорони кордону. Перспективним є розгляд задачі структурної оптимізації системи технічних засобів спостереження з урахуванням при оцінці її ефективності можливих раціональних дій порушника кордону.

Ключові слова: система спостереження; ефективність спостереження; технічні засоби спостереження; маршрут руху.

Rachok R., Nakonechnyi A. Formation of approaches to accounting the possible actions of a border trespasser when evaluating the effectiveness of surveillance systems

The paper provides a critical analysis of existing approaches to evaluating the effectiveness of the system use of technical monitoring tools. Such an assessment using geoinformation technologies takes into account the capabilities of technical means of observation and the conditions of their use, in particular, terrain, weather conditions, vegetation. It is shown that the existing methods for generalizing the probabilistic assessment of the possibility of detecting a border trespasser within the required observation band provide only an average description and do not take into account the topological features of the probability distribution. In this regard, this generalization is not always correct. Possible options for using technical means of observation, when areas that are not covered by effective surveillance have a small area but are long and form a “path” for hidden border crossing. With an averaged description, this option may correspond to an acceptable value of the generalized indicator. However, based on the possibility of uncontrolled crossing of the state border, the value of this indicator in this case should be unsatisfactory. Taking into account the topological features of the distribution of the probability of detection of the target allows you to predict the best route for the trespasser. For such forecasting, you can use the scientific and methodological apparatus for determining the optimal routes. The General assessment of the effectiveness of the system use of technical means of observation is proposed to be carried out taking into account the predicted route of the offender. This assessment will allow you to take into account and identify weaknesses in the construction of the system of technical means of observation and, in the future, to modernize it. It is advisable to take into account the best routes for border violators when planning border protection. It is promising to consider the problem of structural optimization of the system of technical means of observation, taking into account the possible rational actions of the trespasser when evaluating its effectiveness.

Key words; surveillance system; surveillance efficiency; technical means of surveillance; route.

ВСТУП

Запорукою сталого розвитку нашої суверенної держави є ефективна охорона кордонів. Сучасний досвід охорони кордонів різними країнами свідчить про надзвичайну важливість відповідного інженерно-технічного 'їх облаштування. Використання різноманітних сучасних технічних засобів охорони кордону в умовах значної економії людських ресурсів може суттєво підвищити ефективність виявлення порушень законодавства у прикордонній сфері. Однак, на цю ефективність суттєво впливає низка факторів. Найбільш значний вплив має побудова системи спостереження: які технічні засоби охорони кордону використані та як вони розташовані. На сьогодні, в основному, використання технічних засобів охорони кордону здійснюється виходячи з досвіду відповідних фахівців. Однак, суб'єктивний вплив, неможливість врахування людиною значного числа факторів (впливу рельєфу місцевості, рослинного покрову та ін.) може приводити до неефективного використання технічних засобів охорони кордону, зокрема, засобів спостереження. Тому надзвичайно важливою є опти- мізація системного використання технічних засобів спостереження. Для проведення такої оптимізації необхідно мати можливість оцінки ефективності функціонування системи спостереження.

Постановка проблеми. Існуючий науково-методичний апарат дозволяє проводити ймовірнісну оцінку ефективності виявлення порушників кордону в залежності від їх положення в межах смуги спостереження. Однак для остаточної оцінки ефективності функціонування системи спостереження потрібен комплексний показник, який відображає узагальнення множини значень ймовірностей виявлення порушника в межах смуги спостереження. Існуючі методики формування такого показника проводять загально статистичне узагальнення ймовірностей виявлення порушників. Цей підхід відповідає рівноймовірності всіх можливих варіантів руху порушника кордону. Однак, така ситуація можлива лише за умови випадкового вибору порушником кордону довільного маршруту. Наявність доступу у сучасних порушників кордону до інформації як про місця розташування окремих засобів спостереження (наприклад веж СОЕС), так і науково-методичного апарату розрахунку ефективності їх застосування, робить важливим прогнозування раціональної тактики дій цих порушників при адекватному плануванні службової діяльності.

Отже перспектива розвитку інженерно-технічної складової охорони кордону в умовах вдосконалення протиправної діяльності порушників кордону робить актуальним питання прогнозування раціональної тактики 'їх дій (вибір найкращих маршрутів для незаконного перетину кордону) та врахування її при комплексній оцінці ефективності системи спостереження.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Оцінці ефективності функціонування систем спостереження, зокрема, з метою охорони кордонів, приділялась увага у багатьох наукових працях. Так в [1] визначені базові підходи до ймовірнісної оцінки ефективності виявлення порушників кордону з використанням різних технічних засобів спостереження розміщених на одній вежі. У дослідженні [2] розглянута більш складна задача оцінки ефективності функціонування системи веж системи оптико-електронного спостереження. В роботі [3] сформований показник ефективності використовується для оптимі- зації розстановки окремих елементів систем спостереження. Однак, при цьому для узагальнення значень ймовірностей виявлення використовується 'їх усереднення по всій смузі спостереження. Такий підхід передбачає однакову ймовірність перебування порушників на різних ділянках смуги спостереження що не завжди відповідає дійсності.

У дослідженні [4] розглядається вдосконалений комплексний показник оцінки ефективності системи спостереження в якому для кращого відображення множини значень ймовірностей виявлення додатково до середнього вводяться максимальне та мінімальне значення. Для опису ефективності спостереження пропонується використовувати сукупність цих статистичних характеристик, яка краще характеризує можливості виявлення порушників. Однак навіть таке розширене представлення показника не враховує топологічні особливості розподілу ймовірності виявлення в межах смуги спостереження і, відповідно, не дозволяє оцінити можливості порушника щодо непомітного незаконного перетину державного кордону.

Прогнозування можливої тактики дій порушника кордону розглядалось у [5]-[6]. В цьому дослідженні розглядалась задача побудови маршруту порушника кордону (контрабандистів) в обхід областей його виявлення засобами спостереження прикордонників. Однак при цьому використовувалась спрощена модель функціонування засобів спостереження.

мета статті - визначення підходів до оцінки ефективності системи спостереження з урахуванням раціональних дій порушника кордону.

засіб спостереження порушник державний кордон

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Виявлення цілей технічними засобами спостереження в межах необхідної смуги перекриття можливо розглядати як випадковий процес [1 ] -- [4]. Форма такої смуги може бути довільною, тому для її опису зручно використовувати растровий спосіб опису геода- них. В такому випадку, смуга перекриття представляється множиною точок, які визначаються координатами 8_т={(х_д,у_д), (х ,у ), ... , (х ₁,у_тт )}, де пвт - потужність множини 8_т. Звичайно, показник ефективності системи спостереження повинен враховувати ймовірності виявлення цілі окремими технічними засобами спостереження на множині 8_т. Ці ймовірності достатньо точно описуються з використанням емпіричної методики [1]. Її застосування дозволяє визначити ймовірність виявлення цілі ї-тим технічним засобом спостереження в залежності від її координат в певних фіксованих умовах. Однак, для реальної ділянки місцевості виникає необхідність додаткового урахування сукупності факторів, що впливають на результативність виявлення (рельєфу місцевості, рослинного покрову та ін.). Остаточно з використанням методик описаних в [1]-[4] можливо обчислити ймовірність виявлення цілі кожним ї-тим технічним засобом р.(х,у) в реальних умовах при знаходженні цілі в точці з координатами (х,у).

На основі значень р (x_j, у_}), У(х_], у) є 8_т можливо обчислити загальну ймовірність виявлення порушника всією сукупністю технічних засобів спостереження, що входять до системи спостереження. Ця ймовірність буде знаходитись з виразу [4]:

Множина значень ймовірності спостереження р( х_д, у₁) обчисленої за (1), розподілена по смузі перекриття і відображає можливості щодо виявлення порушника кордону системою технічних засобів. З урахуванням цього, можливе її картографічне відображення. На рис. 1 представлені фрагменти таких картографічних представлень рязподілу р(х_з,уф дляодногое варіонтів оптимізації роз- мііцення твонічних засобів спостереження.

Рис.1. Картографічне представлення р(х_і, у_})

Для фрагментів смуги перекриття наведених на рис. 1, області з низькими значеннями ймовірності виявлення ]з(х_і,у_і) представлені

білим кольором. Найбільш проблемні ділянки окреслені пунктирною лінією. Однак, як видно зрис.1, не всі ці ділянки є рівнозначними. Так, проблемна ділянка 3 (рис.1) має велику площу, в межах якої не забезпечується достатня ймовірність виявлення порушників кордону. Однак, навколо неї забезпечується висока ефективність функціонування технічних засобів спостереження, що унеможливлює неконтрольований перетин державного кордону. Проблемні ділянки 4 та 6 (рис.1)характеризуються меншими,у порівнянні з ділянкою З площами, однак їх топологічні особливості приводять до появи «коридору» в смузі перекриття в межах більшої частини якого не забезпечується ефективне виявлення порушників кордону.

Такі результати оптимізації розміщення технічних засобів спостереження обумовлені тим, що кінцевий показник ефективності системи спостереження [2], [4] формується на основі множини значень р(х_}, у_}) шляхом їх статистичного узагальнення. Тому при такій оптимізації досягається мінімізація загальної сумарної площі проблемних ділянок і не беруться до уваги їх топологічні особливості.

Аналіз причин виникнення проблемних ділянок (рис. 1) показав, що в основному вони обумовлені негативним впливом рельєфу місцевості. При зміні місць розташування окремих технічних засобів спостереження можливо досягнути оптимізації побудови системи спостереження. Однак, використання існуючого узагальненого показника ефективності спостереження [2], [4] не дозволяє враховувати топологічні особливості проблемних ділянок. При його використанні мінімізується лише їх загальна площа. Проте, як було показано вище, можливі випадки, коли проблемні ділянки з меншою площею є більш загрозливими, ніж ті що мають більшу площу.

Наявність можливого доступу у потенційних правопорушників до інформації з відкритих джерел про висоти веж спостереження, їх розташування та можливості технічних засобів спостереження ще більше загострює проблему. На основі цієї інформації зловмисники можуть частково відтворити розподіл р(х_}, у_і) (рис. 1) і на його основі вибрати раціональний для порушення кордону маршрут. В цьому випадку, використання показника ефективності спостереження [2], [4] є не повністю коректним, оскільки він базується на рівно-ймовірному знаходженні порушників на всіх ділянках місцевості в межах смуги перекриття і не враховує пріоритетність окремих з них.

Тому для вдосконалення оцінки ефективності системи спостереження пропонується після отримання множини р(х_}, у_і) на її основі проводити прогнозування раціонального маршруту незаконного перетину кордону порушником і з його урахуванням проводити остаточну оцінку ефективності спостереження. При такому прогнозуванні вбачається доцільним розглянути дві можливі тактики дій порушника: мінімізація загальної довжини частки маршруту покритої ефективним спостереженням; мінімізація часу перебування під ефективним спостереженням.

ВИСНОВКИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ПОДАЛЬШИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Сучасні методики оцінювання ефективності виявлення порушників кордону системою технічних засобів спостереження дозволяють проводити ймовірнісну оцінку можливості виявлення порушника в залежності від його положення (координат). Множина значень таких ймовірностей при растровому описі смуги перекриття в геоінформа- ційній системі достатньо повно характеризує ефективність системи спостереження. Існуючі методики узагальнення множини значень ймовірностей в єдиний комплексний показник ефективності системи спостереження використовують відношення площ покритих ефективним спостереженням до загальної площі смуги перекриття, в межах якої необхідно забезпечити ефективне спостереження. У зв'язку з цим, використання такого комплексного показника в задачах оптимізації розстановки окремих технічних засобів спостереження забезпечує мінімізацію загальної площі неприкритих ефективним спостереженням ділянок. Однак, при цьому не враховуються топологічні особливості таких ділянок (можливе утворення вузьких неконтрольованих коридорів). Використання порушниками кордону таких топологічних особливостей, в окремих випадках, може суттєво знизити ефективність системи спостереження. У зв'язку з цим актуальним є прогнозування раціональних маршрутів порушень державного кордону порушниками і 'їх подальше урахування при загальній оцінці ефективності системи спостереження.

Напрямом подальших розвідок є розробка методики прогнозування раціональних маршрутів незаконного перетину кордону порушниками, визначення підходів та розробка методики оцінки ефективності виявлення порушників з урахуванням 'їх можливих дій.

Список використаної літератури

1.Лисий М. І., Бабій Ю. О., Дармороз М. М., Поліщук В. В. Удосконалення моделі оцінки ефективності радіотехнічного комплексу охорони сухопутного кордону. Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. 2016. № 3 (27). С. 59-66.

2.Боровик О. В., Рачок Р. В., Дармороз М. М. Оцінка ефективності функціонування системи оптико-електронного спостереження. Радіоелектроніка, інформатика, управління. 2017. № 2 (41). С. 93-99.

3.Боровик О. В., Собченко В. А., Дармороз М. М., Барчук Д. О. Програмно-алгоритмічна реалізація методу геомоделювання функціонування системи оптико-електронного спостереження. Збірник наукових праць Національної академії Державної прикордонної служби України. Серія: Військові та технічні науки.Хмельницький, 2017. № 1 (71). С. 346-357.

4.Katerynchuk I., Borovyk O., Rachok R., Darmoroz M. Defining approach to rational opto-electronic surveillance system towers placement. Advanced information and communication technologies : 2nd International Conf. (Lviv, 4-7 July 2017) / Polytechnic National University. Lviv, 2017. Р. 242-245. (DOI: 10.1109/ai- act.2017.8020110)

5.Franklin W., Inanc M., Xie Z., Tracy M., Cutler B., Andrade M., Luk F. Smugglers and border guards - The GeoStar Project at RPI. ACM International Symposium on Advances in Geographic Information Systems : 15th international symposium, Seattle, 7-9 November 2007: proceedings. ACM New York, 2007. P 228-236.

6.Tracy M., Franklin W., Cutler B., Andrade M., Luk F., Inanc M., Xie Z. Multiple observer siting and path planning on a compressed terrain. Advanced Signal Processing Algorithms, Architectures, and Implementations : 17th inter-national conference, San Diego, 26-27 August 2007: proceedings. Bellingham, 2007. P 6697-16.

References

1.Lysyi M. I., Babii Yu. O., Darmoroz M. M., Polishchuk V. V. (2016). Udoskonalennia modeli otsinky efektyvnosti radiotekhnichnoho kompleksu okhorony sukhoputnoho kordonu[Improving the model for evaluating the effectiveness of the radio-technical complex for land border protection]. Suchasni informatsiini tekhnolohii u sferi bezpeky ta oborony [Modern information technologies in the field of security and defense]. № 3 (27). P 59-66. (in Ukrainian)

2.Borovyk O. V., Rachok R. V., Darmoroz M. M. (2017). Otsinka efektyvnosti funktsionuvannia systemy optyko-elektronnoho sposterezhennia[Evaluating the effectiveness of the optoelectronic surveillance system]. Radioelektronika, informatyka, upravlinnia [Radio electronics, computer science, management]. № 2 (41). P. 93-99. (in Ukrainian)

3.Borovyk O. V, Sobchenko V A., Darmoroz M. M., Barchuk D. O. (2017). Prohramno-alhorytmichna realizatsiia metodu heomodeliuvannia funktsionuvannia systemy optyko-elektronnoho sposterezhennia[Software-algorithmic implementation of the method of geomodeling the functioning of the optical-electronic surveillance system]. Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoi akademii Derzhavnoi prykordonnoi

sluzhby Ukrainy Seriia: viiskovi ta tekhnichni nauky [Collection of scientific papers of the National Academy of the State Border Guard Service of Ukraine. Series: Military and technical Sciences].№ 1 (71). P. 346-357. (in Ukrainian)

4.Katerynchuk I., Borovyk O., Rachok R., Darmoroz M. (2017). Defining approach to rational opto-electronic surveillance system towers placement. Advanced information and communication technologies : 2nd International Conf. (Lviv, 4-7 July 2017) / Polytechnic National University. Lviv. P. 242-245. (DOI: 10.1109/ai- act.2017.8020110)

5.Franklin W., Inanc M., Xie Z., Tracy M., Cutler B., Andrade M., Luk F. (2007). Smugglers and border guards - The GeoStar Project at RPI. Advanced International Symposium on Advances in Geographic Information Systems : 15th international symposium, Seattle, 7-9 November 2007 : proceedings. ACM New York. P. 228-236.

6.Tracy M., Franklin W., Cutler B., Andrade M., Luk F., Inanc M., Xie Z. (2007). Multiple observer siting and path planning on a compressed terrain. Advanced Signal Processing Algorithms, Architectures, and Implementations : 17th international conference, San Diego, 26-27 August 2007: proceedings. Bellingham. P 6697-16.

Размещено на Allbest.ru