ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОСНОВЕ ВНЕДРЕНИЯ БИОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАССАЖИРОВ

 

Современные тенденции роста пассажиропотока в крупных аэропортах России и мира ставят новые вызовы перед системами авиационной безопасности. С одной стороны, требуется обеспечение высокого уровня защиты от актов незаконного вмешательства, с другой — необходимо минимизировать временные затраты пассажиров на прохождение предполетных процедур.

По данным Международной ассоциации воздушного транспорта (IATA), к 2030 году пассажиропоток в мире достигнет 7,8 миллиарда человек в год. При сохранении существующих методов контроля время прохождения всех формальностей может увеличиться до 3-4 часов, что критично для авиационной отрасли.

Одним из перспективных направлений решения данной проблемы является внедрение биометрических систем идентификации. Однако вопросы точности таких систем и их реального влияния на эффективность авиационной безопасности требуют детального исследования.

Целью настоящего исследования является оценка эффективности применения мультимодальных биометрических систем (распознавание лица + отпечатки пальцев) в технологических процессах обеспечения авиационной безопасности.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести экспериментальное исследование точности биометрической идентификации в условиях, приближенных к реальным.
2. Разработать математическую модель, описывающую влияние биометрического контроля на пропускную способность зон досмотра.
3. Выполнить сравнительный анализ экономической эффективности внедрения биометрических систем.

Экспериментальное исследование проводилось на базе учебно-тренировочного комплекса МГТУ ГА. В эксперименте приняли участие 120 добровольцев в возрасте от 18 до 65 лет. Использовалась биометрическая система "Визирь-М" с модулем распознавания лиц на основе нейросетевых алгоритмов и сканером отпечатков пальцев.

Эксперимент включал три этапа:

1. Формирование эталонной базы биометрических данных участников.
2. Проведение контрольных проходов через пункт досмотра с фиксацией времени идентификации и результатов распознавания.
3. Моделирование попыток прохода посторонних лиц.

Для оценки точности работы системы использовались стандартные показатели:

• FAR (False Acceptance Rate) — вероятность ложного пропуска (ошибка, когда система принимает постороннего за легитимного пассажира);
• FRR (False Rejection Rate) — вероятность ложного отказа (ошибка, когда система не узнает легитимного пассажира).

В ходе эксперимента было проведено 2400 попыток идентификации. Результаты обработки экспериментальных данных представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты экспериментальной оценки точности биометрической идентификации

Тип идентификации	Количество попыток	FAR, %	FRR, %	Среднее время идентификации, с
Распознавание лица	800	0,12	2,45	2,8
Отпечатки пальцев	800	0,03	1,87	4,2
Мультимодальная	800	0,01	0,95	5,1

Анализ полученных результатов показывает, что мультимодальная идентификация обеспечивает наилучшие показатели точности: вероятность ложного пропуска составляет всего 0,01%, что соответствует требованиям транспортной безопасности для объектов особой важности.

Для оценки влияния биометрических систем на пропускную способность пункта досмотра была разработана математическая модель. Пропускная способность P определяется как количество пассажиров, обслуживаемых за единицу времени:

(1)

где:

• Tобсл​ — среднее время обслуживания одного пассажира, с;
• N — количество параллельно работающих каналов досмотра.

Время обслуживания при использовании биометрической системы складывается из нескольких составляющих:

Tобсл​=Tбио​+Tдосм​+Tотказ​×PFRR​ (2)

где:

• Tбио​ — время биометрической идентификации, с;
• Tдосм​ — время ручного досмотра, с;
• Tотказ​ — дополнительное время при ложном отказе системы, с;
• PFRR​ — вероятность ложного отказа.

Подставляя экспериментальные данные в формулу (2), получаем расчетные значения пропускной способности для различных вариантов организации контроля. Результаты расчетов представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Сравнительный анализ пропускной способности при различных методах идентификации

Анализ полученных зависимостей показывает, что внедрение мультимодальной биометрической идентификации позволяет увеличить пропускную способность пункта досмотра в 2,3 раза по сравнению с традиционным методом проверки документов.

Для оценки экономической эффективности внедрения биометрических систем был выполнен расчет предотвращенного ущерба от потенциальных террористических актов и экономии от сокращения времени обслуживания.

Экономический эффект от сокращения времени обслуживания определяется по формуле:

Э=П×Счел.ч​×ΔT (3)

где:

• П — годовой пассажиропоток, чел.;
• Счел.ч​ — стоимость человеко-часа пассажира, руб.;
• ΔT — экономия времени на одного пассажира, ч.

При годовом пассажиропотоке 30 млн человек и экономии времени 20 минут на пассажира годовой экономический эффект составляет около 1,5 млрд рублей.

Полученные в ходе исследования результаты подтверждают высокую эффективность применения биометрических систем в авиационной безопасности. Мультимодальная идентификация позволяет не только повысить уровень защиты, но и значительно ускорить прохождение предполетных формальностей.

Особого внимания заслуживает низкое значение FAR (0,01%) при мультимодальной идентификации. Это означает, что вероятность прохода постороннего лица по поддельным документам или биометрическим данным сводится к минимуму. Данный показатель соответствует требованиям ИКАО для объектов критической инфраструктуры.

Вместе с тем, выявлен ряд проблемных вопросов, требующих дальнейшего изучения:

• зависимость точности распознавания от внешних факторов (освещенность, ракурс, наличие макияжа или медицинских масок);
• защита биометрических данных от несанкционированного доступа;
• интеграция биометрических систем с существующими комплексами авиационной безопасности.

Проведенное исследование позволяет сделать следующие выводы:

1. Мультимодальные биометрические системы идентификации обеспечивают требуемый уровень точности (FAR менее 0,01%) и могут быть рекомендованы к внедрению в аэропортах.
2. Внедрение биометрических систем позволяет увеличить пропускную способность зон досмотра в 2-3 раза за счет сокращения времени идентификации пассажиров.
3. Разработанная математическая модель адекватно описывает процессы функционирования биометрических систем и может использоваться для прогнозирования пропускной способности аэропортов.
4. Экономическая эффективность внедрения биометрических систем подтверждается значительным сокращением времени обслуживания пассажиров и повышением уровня авиационной безопасности.

Дальнейшие исследования будут направлены на совершенствование алгоритмов распознавания и разработку методов защиты биометрических данных.