Файл: Отчет научноисследовательская работа (получение первичных навыков научноисследовательской работы).docx

Некоторые исследователи занимались разработками в данной сфере, но их модели не подходят для использования в массово поточных транспортных комплексах. Мы предлагаем разработать модель динамической обработки и защиты биометрических данных на базе перестановочного декодирования избыточных кодов, функционал которого будет заключаться в кодировании информации кодом Хэмминга.

Большой вклад в систематизацию внесли: Гладких А.А., Климов Р.В., Чилихин Н.Ю.

Гладких А.А., Климов Р.В., Чилихин Н.Ю. предлагают современные методы эффективного декодирования избыточных кодов и их современные приложения, на которых будет основываться данная разработка.

Анализ результатов исследований, выполненных многими авторами по реализации помехоустойчивого кодирования позволяет выделить основные направления совершенствования системы кодирования: слияние процессов модуляции и помехоустойчивого кодирования в единое целое – кодовую модуляцию.

Цели и задачи исследования

Целью работы является повышение скорости обработки биометрических данных в транспортных системах путем применения модели динамической обработки и защиты биометрических данных на базе перестановочного декодирования избыточных кодов.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать существующие модели динамической обработки и защиты биометрических данных и выявить характерные недостатки таких подходов применительно к применению в транспортных системах.

2. Осуществить анализ перестановочного декодирования избыточных кодов и обосновать применение данного типа кодирования.

3. Разработать модель динамической обработки и защиты данных, позволяющее использовать перестановочное декодирование избыточных кодов для защиты биометрических данных в транспортных системах.

Научная новизна

Впервые предложено использование динамической обработки и защиты биометрических данных на базе перестановочного декодирования избыточных кодов системы.

Практическая ценность работы

Разработана модель, позволяющая использовать динамическую обработку и защиту биометрических данных на базе перестановочного декодирования избыточных кодов системы для транспортных систем.
Краткий обзор изученных литературных источников

---

В статье И.Ю. Давыдов, Д.А. Козлов, С.В. Шахтанов, М.Ю. Шибаева [1] рассуждают о современных телекоммуникационных системах и средствах защиты данных от помех естественного и антропогенного характера в виде избыточных кодов все активнее используются в различных приложениях, связанных с обработкой биометрических данных. Большой объем публикаций в этой предметной области посвящен кодам с малой плотностью проверок на четность, полярным кодам (ПК), турбокодам с итеративными преобразованиями данных, реализующих алгоритм «распространения доверия». Указанные кодовые конструкции обеспечивают требуемые вероятностные характеристики, но процедура декодирования таких кодов занимает большие временные интервалы, что неприемлемо с точки зрения длительности цикла управления биометрическими данными в системах, критичных к временным задержкам. В работе предлагается использовать принцип перестановочного декодирования (ПД), который применяется к систематическим блоковым кодам. Указанный метод позволяет в полной мере использовать корректирующие возможности избыточных кодов, но в классической трактовке требует громоздких матричных вычислений, что не позволяет использовать положительные свойства метода по исправлению ошибок. Сложность вычислительного процесса оказывается избыточно высокой. Поэтому для снижения отрицательного эффекта в системе ПД предлагается использовать когнитивный принцип обработки данных на канальном уровне, что существенно снижает сложность реализации декодера и обеспечивает применение ПД в системах управления биометрическими данным субъектов, например, при автоматизации процессов обеспечения транспортной безопасности. Особое внимание уделено комбинации кодов в формате каскадного кодирования. Впервые дается описание подобной схемы применительно к ПК и недвоичным кодам Рида-Соломона (РС).

Берёзкин А. А. [2] предложил подход к повышению обоснованности выбора параметров нейронных декодеров (НД) расширяет возможности их реализации для кодов больших длин и может быть использован при проектировании перспективных СПК, работающих в реальном масштабе времени.

А.В. Башкиров, И.В. Остроумов, И.В. Свиридова [3] рассматривают алгоритмы помехоустойчивого кодирования, которые являются наиболее эффективными перед рядом других существующих на сегодняшний день алгоритмами.

---

Дмитриева Т.А. [4] предлагает и исследует помехоустойчивое кодирование на основе многопортового декодера, повышающие его эффективность при умеренном повышении сложности. Что позволяет приблизить область эффективной работы МПД к пропускной способности канала более чем на 0,4 – 0,5 Дб.

Пирогова А.А. [5] предлагает алгоритм каскадного кодирования/декодирования на базе внутреннего сверточного кода, отличающегося увеличенным свободным расстоянием между последовательностями кодированных сигналов и внешнего коды Рида–Соломона, который позволяет повысить эффективность применения кодирования и помехозащищенности, формируемой устройством последовательности сигналов.

Титовой Е.М. [6] исследуется обеспечение требуемого уровня конфиденциальности передачи данных и управляющих команд и разработка метода противодействия перехвату информации путем кодового зашумления на основе сверточного кодирования. А также, разработана система формирования сверточных кодов для организации кодового зашумления и противодействия перехвату, допускающих алгебраические алгоритмы исправления ошибок, основанные на принципах построения кодов Боуза-Чоудхури-Хоквингема и Рида – Соломона.

Та Вьет Хунг [7] разработал двухэтапный алгоритм итерационного декодирования турбо-кодов. Кроме того, разработан модифицированный итерационный декодер (МИД) на основе одного из логарифмических алгоритмов максимальной апостериорной вероятности MAP (Max-Log-MAP) для повышения помехоустойчивости последовательных каскадных сверточных кодов. А также разработан новый алгоритм итерационного декодирования турбо-кода.

Мордасов К.А. [8] разработал метод приема линейных рекуррентных последовательностей с использованием пассивной согласованной фильтрации с помощью генератора последовательности. Автором показано, что такой метод позволяет реализовать декодер псевдослучайных кодов с логарифмической сложностью в функции от длины кода. Кроме того, разработан метод быстрого декодирования длинных псевдослучайных кодов для передачи информации в цифровых системах радиосвязи специального назначения. В основе алгоритма лежит обнаружение с помощью пассивной согласованной фильтрации безошибочного сегмента линейной рекуррентной последовательности и определение информационного блока по найденному сегменту с помощью зеркального генератора последовательности.

---

Кирьянов И.А. [9] произвел разработку модификаций и методов, позволяющих повысить вычислительную эффективность декодирования и сэкономить используемые при декодировании ресурсы памяти. Предложены модификации алгоритмов, позволяющие повысить вычислительную эффективность декодирования без потери исправляющей способности при незначительном увеличении требований к памяти для хранения внутренних переменных декодера. Кроме того, предложена методика выбора алгоритма декодирования, обеспечивающего заданную вероятность ошибки при наименьшей сложности декодирования.

Фидоренко С.В. [10] ввел понятия обобщенной информационной совокупности и табличного декодирования, на основе которых построены декодеры для ряда лучших кодов с наименьшей сложностью среди известных декодеров. Выявлена взаимосвязь различных алгебраических методов декодирования, а также представлен оригинальный вывод и доказательство корректности алгоритма Гао. Представлены алгоритмы с низкой вычислительной сложностью для вычисления преобразования Фурье над конечным полем.

Баланова М.Ю. [11] впервые исследовала помехоустойчивость приема широкополосных сигналов с непрерывной фазой на фоне флуктуационного шума и структурных помех (гармоническая и импульсная помеха). Кроме того, предложен и исследован новый метод кодирования сигналов МНФ (модулированные сигналы с непрерывной фазой) путем исключения нежелательных фазовых траекторий, приводящий к улучшению энергетических характеристик сигналов.

Соколовский А. А. [12] разработка методов расчета энергетических характеристик многомодовых систем, позволяющих в аналитическом виде решать задачи, необходимые для определения конструктивных параметров волоконных трактов при которых энергетические потери минимальны

Хлыбов А. В. [13] Разработка физико-теоретических основ создания эффективных поляриметрических волоконных датчиков, сравнимых по характеристикам с двухлучевыми интерферометрическими датчиками.

Лиокумович Л. Б. [14] разработка теории и методов расчета поляризационных эффектов в волоконных интерферометрах с двулучепреломляющими световодами, методы экспериментального контроля параметров волоконных элементов, позволяющие учитывать влияние поляризационных рассогласований при создании волоконных интерферометрических измерителей с анизотропными световодами.

---

Чапало И. Е. [15] Исследование особенности сигналов МВИ в зависимости от параметров МВС и режима его возбуждения и рассмотрение возможности создания эффективного аппарата анализа измерительных характеристик МВИ (амплитудных, спектральных, передаточных)

Круглов Р. С. [16] Исследование линейных искажений оптических сигналов в многомодовых оптических волокнах с шероховатой поверхностью сердцевины.

Пчелин Н.А. [17] Исследование когнитивных методов обработки избыточных кодов в системе информационно-управляющих комплексов.

Квашенников В. В. [18] Исследование методов адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода и их применение в перспективных системах радиосвязи.

Мишин Д. В. [19] Исследование методов повышения эффективности обработки сигналов в каналах с памятью.

Зеленевский Ю. В. [20] Исследование методов информационно-статистического анализа и алгебраического синтеза в конечном поле корректирующих кодов систем телекоммуникаций повышенной помехозащищённости с широкополосным доступом.

Архипкин А. В. [21] Разработка алгоритмов кодирования и декодирования для телекоммуникационных систем радиосвязи с ортогональными поднесущими.

Овечкин Г. В. [22] Исследование теории каскадного декодирования линейных кодов для цифровых радиоканалов на основе многопороговых алгоритмов.

Баскакова Е. С. [23] Исследование и разработка алгоритмов итеративного декодирования избыточных кодов в системе информационно-управляющих комплексов.

Синицин Д. В. [24] Исследование повышения помехоустойчивости радиотехнических систем передачи информации с использованием сверточных алгоритмов обработки сигналов.

Старовойт И. А. [25] Разработка метода обеспечения помехоустойчивости информационных коммуникаций при воздействии сосредоточенных по спектру помех.

Урсол Д. В. [26] Исследование метода обеспечения помехоустойчивости информационных коммуникаций при субполосной передаче информации.

Шагарова А. А. [27] Исследование методов и алгоритмов повышения достоверности данных в системе авиационной электросвязи декаметрового диапазона

Чижов И. И. [28] Разработка новых методов и алгоритмов компьютерной обработки данных при сжатии-восстановлении музыкальных файлов в информационно-телекоммуникационных системах

Хабаров Е. О. [29] Разработка и исследование методов передачи дискретных сигнальных последовательностей по каналам с межсимвольной интерференцией.

---