Программные продукты и системы

Современные методы ведения боевых действий предполагают активное использование беспроводных сенсорных сетей (БСС) с элементами искусственного интеллекта и достаточно высокой степенью автономии входящих в нее узлов. Например, каждая боевая единица может быть снабжена датчиками, которые фиксируют сведения о среде и о ее состоянии, а также средствами выполнения боевой задачи. Наличие сети позволяет собирать и передавать данные в пункты управления всех уровней. Данные могут собираться для разведки, изучения сил противника и местности, для наблюдения за боем, внесения корректировок в тактические задачи, для оценки ущерба после боя, обнаружения ядерных, биологических и химических атак, а также для использования их в системах наведения интеллектуальных боеприпасов.

Область применения БСС – это, как правило, неопределенные и плохо формализуемые среды, поэтому достичь желаемой эффективности подобных комплексов возможно, главным образом, путем совершенствования интеллектуальной составляющей их системы управления в целом и отдельным узлом в частности. Однако следует отметить, что подавляющее число исследований в этой области остается на теоретическом уровне. Существует разрыв между примитивными моделями поведения искусственных сущностей, например, в роевой робототехнике, моделями их взаимодействия и ожиданиями со стороны практики. Ситуация усугубляется требованиями скрытности, миниатюризации, малого энергопотребления.

Результаты в области разработки MEMS-сенсоров, информационных технологий и систем связи с помощью радиоканалов и беспроводных протоколов позволили создать БСС. Типичная структура БСС включает многофункциональные моты (узлы) с малым уровнем энергопотребления, способные к коммуникации друг с другом, обеспечивающие сбор информации о состоянии предметной области и сетевой архитектуры для передачи данных в удаленные компьютерные сети.

Как правило, сенсорный узел в БСС выполняет только сбор данных и состоит из четырех основных компонентов: источник питания, датчик, блок обработки, система связи. Датчик аналогового типа фиксирует значение параметра предметной области, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) переводит эти данные в цифровую форму. Микроконтроллер выполняет обработку данных и манипулирование ими. Система связи, как правило, состоит из радиостанций ближнего действия. Для питания системы используется небольшая батарея. Кроме того, сенсорный узел выполняет ряд важных функций, позволяющих решать задачи по передаче данных предметной области, в частности, анализ сети, объединение данных другого узла с собственными данными. Для обеспечения беспроводной связи между устройствами с низким энергопотреблением, с возможностью выстраивания ячеистой топологии сети используется протокол обмена данными ZigBee. При сравнительно низкой скорости передачи данных он обеспечивает низкое энергопотребление, что имеет важное значение для живучести сети.

На практике в качестве мота сети требуется иметь автономный узел (агент), в котором реализуется набор функционала для выполнения требуемых задач в его зоне ответственности по информации, получаемой от собственных сенсоров и в результате коммуникации. Такой мот должен обладать свойством интеллектуального поведения, быть способным изучать обстановку и принимать решения как самостоятельно с учетом получаемых от других устройств сети данных, так и в составе группы.

Подробное описание дается в статье «Алгоритмы паттернов интеллектуального узла в составе беспроводной сенсорной сети», авторы: Виноградов Г.П., Емцев А.С., Федотов И.С. (Тверской государственный технический университет, г. Тверь, а также НИИ «Центрпрограммсистем», г. Тверь).