Развитие методов контроля и диагностирования распределенных систем железнодорожной автоматизации на основе анализа информационных потоков

• Автор: Терновой, Владимир Павлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1 Алгоритмические особенности контроля технологических процессов и аппаратно-программных средств распределенных
систем железнодорожной автоматизации
1.2 Анализ информационных потоков и трафиков в распределенных интегрированных системах
диспетчерского управления
1.3 Современное состояние проблемы обнаружения аномалий, обоснование подхода и постановка задач
1.4 Выводы
2 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИНФОРМАЦИОННОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ИММУННОЛОГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
2.1 Иммунологический подход к выявлению аномалий в трафиках
и общая архитектура информационно-диагностической системы
2.2 Разработка динамических моделей темпоральных паттернов
для иммунологического алгоритма распознавания аномалий
2.3 Иммунологический метод выявления аномалий в трафике
на основе фазовой модели временного ряда
2.4 Упреждающее онлайн-распознавание темпоральных паттернов
в сетевых трафиках
2.5 Выводы
3 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ИДЕНТИФИКАЦИИ СЕТЕВЫХ ТРАФИКОВ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ АНОМАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ
3.1 Метод интеллектуальной идентификации информационных потоков по временным рядам в автоматизированных системах управления железнодорожным транспортом
3.1.1 Предварительный анализ свойств информационного потока
3.1.2 Метод и алгоритм идентификации трафика
по временным рядам
3.2 Прогнозирование динамики функционирования информационно-управляющих систем железнодорожного транспорта на основе нелинейного анализа телекоммуникационного трафика

3.2.1 Особенности информационного обмена в автоматизированных системах управления железнодорожным транспортом
3.2.2 Этапы предлагаемого метода и сбор исходных данных
3.2.3 Оценка возможности применения методов нелинейного
анализа и прогноза
3.2.4 Реконструкция фазового пространства по одномерным временным рядам с вычислением временного лага
и размерности вложения
3.2.5 Алгоритм локального прогнозирования на основе метода
реконструкции фазового пространства
3.3 Выводы
4 АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ АНОМАЛИЙ В СЕТЕВЫХ ТРАФИКАХ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ
4.1 Экспериментальное исследование характеристик
телекоммуникационного трафика в подсистемах АСУЖТ
4.2 Обработка временных рядов телетрафика численными методами восстановления динамики системы
4.3 Определение аномалий в телекоммуникационном трафике средствами нелинейной динамики
4.4 Реализация предложенных алгоритмов в виде программ
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Работа железнодорожного транспорта в современных условиях, характеризующихся изменением объемов перевозок и вовлечением в сферу автоматизации все более сложных технологических процессов, требует создания новых классов интегрированных систем железнодорожной автоматизации (ИСЖА), отвечающих повышенным требованиям к уровню их надежности и безопасности. Проблемы повышения контролепригодности, надежности и безопасности ИСЖА в настоящее время затрагивают не только традиционные аспекты диагностирования программноаппаратных средств ИСЖА, но и распространяются на область информационно-технологического контроля и диагностирования. Особо остро проблемы обеспечения информационно-технологического контроля и диагностирования стоят перед разработчиками распределенных систем управления, основанных на компьютерных сетях, обладающих сложной разветвленной архитектурой.
Анализ современных автоматизированных систем контроля и управления распределенными технологическими процессами на железнодорожном транспорте выявил ряд факторов, приводящих к нарушению ритмичности и безотказности их работы. К таким факторам относятся аппаратные сбои в работе устройств ИСЖА, различного рода технологические нарушения в функционировании объектов автоматизации (ОА), сбои в работе программного обеспечения, включая нарушения, вызванные информационными атаками на компьютерную сеть. Для обеспечения требуемого уровня надежности функционирования таких систем, повышения достоверности их контроля и безопасности в настоящее время активно разрабатываются новые подходы, базирующиеся на современных информационно-диагностических технологиях. В этом плане инновационными являются интеллектуальные и гибридные технологии, основанные на использовании в контрольно-диагностических системах нескольких типов математических моделей, оперирующих различными

от путевого развития конкретной станции, длины и скорости движения поезда. При этом можно с высокой долей вероятности прогнозировать развитие трафика в конкретных технологических ситуациях. Для обоснования этой возможности была разработана формализованная логическая схема обобщенного информационного процесса, протекающего в сети ИСДУ, с использованием которой осуществлен логический и статистический анализ информационных потоков. В результате было установлено, что характеристики информационного трафика могут выступать в качестве информационных признаков диагностической модели.
Проведенный анализ информационного потока на участке диспетчерской централизации выявил его статистические характеристики, которые могут быть использованы в процедурах контроля информационных процессов, основанных на методах теории искусственного интеллекта.
1.3 Современное состояние проблемы обнаружения аномалий, обоснование подхода и постановка задач
Проблемы повышения технологической контролепригодности и безопасности функционирования распределенных ИСЖА возникли немногим позднее появления самих компьютерных сетей. Стандартизация сетевых технологий и их широкое распространение обеспечили благоприятную почву для интеграции традиционных методов технической диагностики аппаратно-программных средств систем железнодорожной автоматизации с методами контроля и обеспечения информационной безопасности компьютерных сетей. К настоящему времени методы диагностирования программно-аппаратных средств компьютерных информационно-управляющих систем, включая ИСЖА, достаточно хорошо разработаны и стали уже классическими в области технической диагностики [2, 42, 43, 45]. Однако методы повышения контролепригодности ИСЖА с позиций технологической и информационной безопасности в настоящее время разработаны недостаточно и находят-