TACTICAL SENSORY RADIO MEASURES - MULTISENSORY DETECTION AND LOCALIZATION OF AROUND OBJECTS.

Authors

  • Sergii Perepelitsyn Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine
  • Yaroslav Tereshchenko Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine
  • Anatoly Shevchenko Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine
  • Vitaly Loza Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine
  • Vasyl Tereshchenko Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18372/2310-5461.60.18265

Keywords:

tactical sensor radio network, passive and active sensors, artificial intelligence technologies, multimodal distribution of nodes

Abstract

Currently, in the air defense system of units of the national security and defense sector of Ukraine, despite the constant updating (replenishment) of the park with modern models, there are still shortcomings in the system of detecting air targets of the surface layer with a small and ultra-small effective scattering surface. One of the most effective and cost-effective, from the point of view of financial and time resources, approaches is the creation of a modern tactical level information platform. Such a platform is based on the use of passive (seismic, acoustic, optical-electronic, magnetic, infrared, and other) sensors in military radio network structures compatible with the geographic information system (GIS) to identify targets of the surface layer that pose threats to military and infrastructure facilities of Ukraine. This article is dedicated to a thorough analysis of the routing management algorithm in sensor radio networks, with a focus on enhancing their stability and reliability. The authors concentrate on challenges associated with complex network operating conditions, such as instability of network interfaces, equipment failures, and various external and internal interferences that can negatively impact network performance. Special attention is given to the use of Gaussian Mixture Models (GMM) for modeling multimodal data, which allows for increased accuracy and efficiency in routing management. The results presented in the article demonstrate that the proposed algorithm has high accuracy, as confirmed by comparison with data obtained through simulation modeling. This indicates the practical applicability of the algorithm in real-world conditions. The research opens new perspectives for improving the stability and reliability of sensor radio networks, which is particularly relevant in the context of widespread use of wireless technologies. The proposed algorithm can be used to develop more reliable and efficient routing management systems, ensuring better adaptation to the changing conditions and challenges faced by modern wireless networks.

Author Biographies

Sergii Perepelitsyn, Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine

Candidate of technical Sciences,  Senior Research Fellow

Yaroslav Tereshchenko, Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine

Doctor of physical and mathematical sciences, researcher

Anatoly Shevchenko, Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine

Head of the military institute

Vitaly Loza, Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine

Candidate of technical sciences, senior researcher

Vasyl Tereshchenko, Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine

Doctor of physical and mathematical sciences, professor

References

Думітраш В., Бондаренко О., Думітраш О., Гетьман А. Аналіз напрямків розвитку систем радіозв'язку НАТО: Збірник наукових праць ВІТІ. 2020. № 1. 22 с.

Чому засоби радіоелектронної боротьби та розвідки набувають дедалі більшого значення. Defense Express, 15 січня 2022, https://defence-ua.com/weapon_and_tech/oslipiti_voroga-5857.html (дата звернення 30.11.2023)

Сема Е. О. Електронні сенсори магнітного поля: технологічні і фізичні параметри: кваліфікаційна робота магістра, Суми, 2021, С. 13-17, 26-27.

Аccelerometers for health & usage monitoring systems (hums), каталог компанії PCB Piezotronics, 2022, стр. 3-7.

Осадчук В. С., Осадчук О. В. Мікроелектронні сенсори магнітного поля з частотним виходом. Монографія - ВНТУ, 2013, С. 35-41, 240.

Засоби вимірювань (датчики) в ІоТ. Лекція. С. 9-18. https://learn.ztu.edu.ua/pluginfile.php/68843/ mod_resource/content/1/%D0%9B-3.pdf (дата звернення 30.11.2023)

Наконечна А. В. Мультиспектральний пірометр. Дипломний проєкт, НТУ «КПІ імені Ігоря Сікорського». Київ, 2021. С. 24-31, 35-38.

Фастиковський П. П., Лепіх Я. І. Портативні сейсмічни системи (огляд). Sensor Electronics and Мicrosystem Technologies. 2021. T. 18, No 4, С. 30-38.

Перепеліцин С. О. Технологія налаштовування радіомережі в умовах завад інтеграцією маршрутизації та самонавчання. Кваліфікаційна наукова праця на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. НАУ, Київ. 2021, С. 58-61, 86-96.

Slyusar V. I., Perepelitsyn S. O. Analysis of the topology of multi-rank networks based on the end product of matrices. Radio Technical Fields, Signals, Devices and Systems : IX International Scientific and Technical Conference. 2020 November 16–22, Kyiv : NTUUKPI, р. 114–116.

DOI: 10.13140/RG.2.2.26965.04329.

Слюсар В.І., Перепеліцин С.О. Аналіз топології багаторангових мереж на основі торцевого добутку матриць. Міжнародна науково-технічна конференція «Радіотехнічні поля, сигнали, апарати та системи». К. КПІ ім. Ігоря Сікорського, (16–22 листопада 2020 р. Київ, Україна). С. 114-116.

Перепеліцин С.О. Аналіз можливості застосування туманних обчислень у військових бездротових мережах управління тактичного рівня. - К. Сучасна спеціальна техніка. 2020. No 2 (61). С. 47-58.

Слюсар В.І., Перепеліцин С. О., Писаренко Р.В. Вплив топології на конфігурацію рухомих мультирангових мереж. XII Міжнародна науково - практична конференція “Advancing in research and education” (07–10 грудня 2020 р., Ля-Рошель, Франція). С. 558-563.

Slyusar, V. I., Perepelitsyn, S. A. Application of the end product of matrices in problems of analysis of routing topologies of multi-rank networks. 2021. 56–63 p.

Кучеров Д. П. Реконфігурація мультисенсорної системи за умови впливу дестабілізуючих факторів. Sensor Electronics and Мicrosystem Technologies. 2016. No 2. С. 101-112.

Kucherov D.P., Tkachenko V. G., Kashkevych, I.F., Androshchuk A. O., Perepelitsyn S. O. Recognition of text phrases distorted by interference by back propagation neural network. Electronics and Control Systems. 2020. N 3(65). С. 46–54.

Alhmiedat T., Taleb A.Abu, Bsoul M. A Study on Threats Detection and Tracking Systems for Military Applications using WSNs. International Journal of Computer Applications. 2012. 0975 – 8887. Vol. 40. No.15.

Alhmiedat, T. A, and Yang, S.. Tracking Mobile Targets through Wireless Sensor Networks. Lap Lambert Academic Publishing AG & Co Kg, ISBN 13: 9783844334609. 2011, Р. 76–117.

М. Умар Афтаб, О. Ашраф, М. Ірфан, М. Маджид, А. Нісар, М. Асиф Хабиб. Оглядове дослідження безпроводових сенсорних мереж та їх безпеки. Комунікації та мережі. 2015. №7. С. 72-179.

Винар А.А. Автоматизація розміщення датчиків системи пасивної акустичної локації на основі платонових тіл. Автореферат, Чорноморський національний університет імені Петра Могили; Миколаїв. 2021, С. 2-10.

Побудова та алгоритми функціонування бездротових сенсорних мереж. Лекція. Державний університет Житомирська політехніка - https://learn.ztu.edu.ua/pluginfile.php/206951/mod_resource/content/0/%D0%9B7__%D0%A1%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%96%20%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B6.pdf (дата звернення 30.11.2023).

Сайт компанії GeeksforGeeks https://www.geeksforgeeks.org/mac-protocol-used-in-wireless-sensor-networks/?ref=rp (дата звернення 30.11.2023).

A. Manjeshwar, D. Agrawal. ARouting Protocol for Enhanced Efficiency in Wireless Sensor Networks. Conference: Proceedings of the 15th International Parallel & Distributed Processing Symposium (IPDPS-01), San Francisco, CA, April 23-27, 2001.

Chen, J.; Adebomi, 0.E.; Olusayo, O.S.; Kulesza, W.. The Evaluation of the Gaussian Mixture Probability Hypothesis Density approach for multi-target tracking. IEEE International Conference on Imaging Systems and Techniques, 2010. doi:10.1109/IST.2010.5548541

Стеклов В.К., Беркман Л.Н. Проектування телекомунікаційних мереж. Підручник., Київ: Техніка, 2002. 345 с.

Published

2024-02-02

Issue

Section

Information technology, cybersecurity