Модели и методы поддержки принятия решений для компьютерных тренажеров авиационно-транспортных систем

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации

(в технической отрасли)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Модели и методы поддержки принятия решений для компьютерных тренажеров авиационно-транспортных систем

Филимонюк Леонид Юрьевич

Саратов - 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» и Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт проблем точной механики и управления Российской академии наук

Научный руководитель -

член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Резчиков Александр Федорович

Официальные оппоненты:

Солдаткин Владимир Михайлович,

доктор технических наук, профессор,

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева-КАИ,

заведующий кафедрой «Приборы и информационно-измерительные системы»

Большаков Александр Афанасьевич,

доктор технических наук, профессор,

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.,

профессор кафедры «Системы искусственного интеллекта»

Ведущая организация -

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)

Защита состоится « 7 » июня 2012 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.04 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, корп. 1, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.».

Автореферат разослан « 5 » мая 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Алешкин В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема неуклонного повышения безопасности авиационно-транспортных систем (АТС) в Российской Федерации и в мире в целом имеет огромное значение. Для ее решения необходимо проведение большого объема работ, например, создание систем поддержки принятия решений, перспективных бортовых комплексов, а также постоянное совершенствование персоналом АТС своих навыков на тренажерах. Пилотам, диспетчерам, а также лицам, проводящим расследование авиационных происшествий, и службам наземной подготовки приходится анализировать большое количество информации и принимать решения в относительно короткие промежутки времени. Поэтому целесообразно создавать и совершенствовать системы поддержки принятия решений и математические модели, которые могут найти свое применение при подготовке персонала АТС и в тренажерах.

Существующие реальные системы и тренажеры, например, "Синтез-ТЦ", "Эксперт", системы CNS (наблюдение - навигация - связь), АЗН-В, Intelligent flight control system (IFCS), Predicate Failures & Advanced Diagnostics (PFAD), тренажеры, разработанные фирмами «НИТА», «Иркут», «Русские системы», E-COM, SGI, САЕ Link, и другие требуют дальнейшего совершенствования, особенно при прогнозировании аварийных ситуаций, а также для поиска их причин.

Авиационно-транспортная система представляет собой множество компонентов: воздушное судно, экипаж, служба подготовки и обеспечения полета, служба управления воздушным движением, а также влияющих на нее факторов, таких как погодные, правовые, психологические и др. К основным ее особенностям следует отнести сложность структуры, разнородность состава, нелинейность связей между компонентами и ключевую роль человека на всех этапах функционирования. Это позволяет отнести АТС к разряду сложных человеко-машинных систем.

Разработке подходов к совершенствованию функционирования таких систем посвящены работы В.Н. Буркова, Н.П. Бусленко, С.Н. Васильева, Ю.И. Клыкова, В.В. Клюева, А.Г. Мамиконова, Г.И. Марчука, Г.В. Новожилова, В.В. Кульбы, Г.С. Поспелова, Д.А. Поспелова, И.В. Прангишвили, А.Ф. Резчикова, В.А. Твердохлебова, А.Д. Цвиркуна и других ученых. Однако многоаспектность выполненных исследований требует их систематизации и решения на этой основе новых задач, обеспечивающих непрерывное повышение безопасности АТС.

Среди отечественных и зарубежных ученых, занимающихся исследованиями АТС, следует отметить В.Л. Балакина, В.А. Барвинка, А.В. Ефремова, Г.В. Новожилова, Н.Н. Макарова, А.И. Матвиенко, М.С. Неймарка, С.В. Петрова, Г.Г. Себрякова, В.А. Сойфера, В.М. Солдаткина, Е.А. Федосова, Е.В. Шахматова, R. John Hasman, C.B. Sheehy, P.S. Williams-Hayes.

При анализе функционирования АТС остро стоит проблема совмещения в рамках общей модели процессов различной природы: командно-информационных; действий экипажа, диспетчеров, служб наземной подготовки, лиц, проводящих расследование аварийных ситуаций; функционирования техники; энергообеспечения; воздействия метеоусловий и других. Такой анализ требует применения общих подходов, позволяющих выделять сложную структуру взаимосвязей между разнородными компонентами системы и объединять их в рамках единого целого, чтобы не упустить важные детали, в том числе на этапе постановки задач. Одним из таких подходов является причинно-следственный подход, основанный на использовании причинно-следственных комплексов, предложенный А.Ф. Резчиковым и В.А. Твердохлебовым. Применение данного подхода целесообразно также из-за того, что правила расследования авиационных происшествий требуют описания событий, имевших место в процессе возникновения и развития особой ситуации, с раскрытием причинно-следственных связей между ними. Выбор данного подхода и актуальность проблемы определили выбор темы, целей и задач диссертационной работы.

Целью работы является разработка моделей, методов и алгоритмов повышения безопасности авиационно-транспортных систем на основе поиска причин аварийных ситуаций, контроля ресурса АТС и построения оптимальной по критерию безопасности очереди захода воздушных судов на посадку, которые могли бы использоваться в тренажерах.

Объект исследования - процессы входа в зону ответственности (ЗО) аэропорта и посадки воздушных судов (ВС) в авиационно-транспортных системах.

Предмет исследования - модели, методы и алгоритмы повышения безопасности авиационно-транспортных систем на этапах посадки и входа ВС в зону ответственности для тренажеров.

Задачи исследований:

- системный анализ авиационно-транспортных систем с целью построения причинно-следственных комплексов, положенных в основу разработки моделей, методов и алгоритмов повышения их безопасности для тренажеров;

- постановка и метод решения задачи поддержки принятия решений при поиске причин авиационных происшествий при посадке воздушных судов;

- построение модели для поддержки принятия решений по выбору оптимальной по критерию безопасности очередности захода на посадку воздушных судов;

- разработка модели поддержки принятия решений при контроле ресурса АТС на этапах входа в ЗО аэропорта и посадки, позволяющей прогнозировать возникновение аварийных ситуаций;

- разработка программного обеспечения для тренажеров, обеспечивающего реализацию предложенных моделей и методов.

Методы и средства исследования. В основу исследований положены методы системного анализа, теории множеств, теории графов, объектно-ориентированного программирования, математического моделирования и теории принятия решений.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В результате системного анализа предложен вариант декомпозиции процесса функционирования авиационно-транспортных систем на основе причинно-следственного подхода, обеспечивающий повышение эффективности решения комплекса задач повышения безопасности авиационно-транспортных систем. Это позволило разработать алгоритмы оперативного контроля ресурса авиационно-транспортных систем, определения критических ситуаций при входе воздушных судов в зону ответственности аэропорта и поиска причин аварийных ситуаций при посадке.

2. Предложена модель поддержки принятия решений по выбору оптимальной очередности захода на посадку воздушных судов для тренажеров, обеспечивающая парирование критических ситуаций при входе воздушных судов в зону ответственности аэропорта.

3. Разработаны метод и алгоритм поддержки принятия решений при поиске причин аварийных ситуаций на этапе посадки воздушного судна для тренажеров, позволяющие идентифицировать причины возникновения авиационных происшествий.

4. Разработана методика определения ресурса авиационно-транспортных систем на основе решения системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена, позволяющая прогнозировать возникновение аварийных ситуаций.

Достоверность и обоснованность результатов. Достоверность полученных результатов и рекомендаций обеспечивается корректным применением системного анализа, теории принятия решений, методов математического моделирования, а также апробацией результатов исследований на тестовых данных.

Выносимые на защиту результаты. В соответствии с целью работы получены следующие результаты, которые выносятся на защиту:

- результаты системного анализа авиационно-транспортных систем, представленные в виде причинно-следственных комплексов, позволяющих разработать алгоритмы оперативного контроля ресурса АТС, определения критических ситуаций при входе воздушных судов в зону ответственности аэропорта и поиска причин авиационных происшествий при посадке воздушных судов;

- постановка и метод решения задачи поддержки принятия решений лиц, проводящих расследование, для поиска причин аварийных ситуаций при посадке воздушных судов для тренажера;

- модель поддержки принятия решений по выбору оптимальной очередности захода на посадку воздушных судов для тренажера;

- метод определения ресурса авиационно-транспортных систем на основе решения системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена, позволяющий прогнозировать возникновение аварийных ситуаций;

- программно-информационные комплексы для тренажеров, в основу построения которых положены алгоритмы определения ресурса авиационно-транспортных систем и поиска причин авиационных происшествий при посадке воздушных судов.

Практическая значимость работы. Практическая значимость диссертации состоит в разработке модели, алгоритмов и программ, положенных в основу создания программного обеспечения информационно-обучающей системы. Она может быть использована в качестве математического и программного обеспечения тренажеров для поддержки принятия решений при управлении авиационно-транспортными системами; при определении их остаточного ресурса; при поиске причин авиационных происшествий в них; при входе воздушных судов в зону ответственности аэропорта и построении очереди их захода на посадку. Предложенная информационно-обучающая система способствует подготовке персонала АТС по принятию управленческих решений, снижению риска возникновения авиационных происшествий.

Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты диссертационной работы в виде моделей, методов, алгоритмов, программного обеспечения, а также компонентов информационно-обучающей системы могут найти применение для тренажеров, обеспечивающих подготовку и принятие решений по повышению безопасности авиационно-транспортными систем, и использованы ОАО «Ил» (Москва).

Материалы работы нашли применение в лекционных курсах, лабораторных работах, курсовых и дипломных проектах специальности 220200 «Автоматизированные системы обработки информации и управление» в Саратовском государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. Они являются составной частью фундаментальных научных исследований, выполняемых Институтом проблем точной механики и управления РАН по теме «Разработка основных положений, моделей и методов для анализа и распознавания процессов функционирования сложных человеко-машинных систем с целью определения причин происшествий, аварий и катастроф» (№ гос. регистрации 01201156340).

Связь работы с крупными научными программами и темами. Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (грант Министерства образования и науки РФ, гос. регистрация № 02.740.11.0482).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Бюро Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН (Москва, 2010), семинаре в конструкторском бюро имени С.В. Ильюшина и ОАО «Ил» (Москва, 2010), семинаре в «ОАО Саравиа» (Саратов, 2010), 7-й Всероссийской научно-технической конференции «Мехатроника, автоматизация, управление (МАУ-2010)» (Санкт-Петербург, 2010), V Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в управлении и профессиональной подготовке операторов сложных систем» (Кировоград, 2010), Первом международном семинаре "Critical Infrastructure Safety and Security (CrISS-DESSERT'11)" (Кировоград, 2011), 4-й Всероссийской мультиконференции по проблемам управления «Искусственный интеллект и управление (ИИУ-2011)» (Дивноморское, 2011), 5-й Международной конференции «Управление развитием крупномасштабных систем» (Москва, 2011), а также на научных семинарах лаборатории системных проблем управления и автоматизации в машиностроении Института проблем точной механики и управления РАН (Саратов, 2009-2012).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из которых 4 в ведущих изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 140 страниц, включая 28 рисунков, 4 таблицы, 41 страницу приложения. Список литературы включает 112 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность направления исследований, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, показаны научная новизна и практическая значимость, выделены результаты, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен обзор состояния проблемы повышения безопасности авиационно-транспортных систем, а также анализ работ и основных моделей и методов повышения безопасности авиационно-транспортных систем. Показано, что существует необходимость дальнейших исследований с целью создания единого подхода к понятию безопасности. Предлагается структура понятия безопасности авиационно-транспортной системы (рис. 1).

Рис. 1. Структура понятия безопасности авиационно-транспортной системы

Общая постановка задач исследования формулируется следующим образом. Требуется на временном отрезке [tн, tк] для c C, p P, t T, l L, s S определить варианты управления АТС по критерию безопасности

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

при ограничениях:

- общесистемных Fk1 (u(c), u(p), t, l, s) ? 0;

- частных Fk2 (u(c), u(p), t, l, s) ? 0;

- структурных Fk3 (u(c), u(p), t, l, s) ? 0

и граничных условиях:

(u(c), u(p), t, l, s) = 0, k=1, …, n1, j=1, 2, 3;

(u(c), u(p), t, l, s) = 0, k= n1+1, …, n2 , j=1, 2, 3.

Здесь C - множество актов-процессов управления и диагностирования от сбора информации до принятия решений и реализации управления; P -множество процессов АТС (полеты, управление воздушным движением, обслуживание, ремонт и т.д.); T - множество временных интервалов (непрерывное или квазинепрерывное слежение, часы, сутки и т.д.); L -множество этапов жизненного цикла (проектирование, производство, эксплуатация, утилизация); S - множество ситуаций (штатные, усложнения условий полета, сложные, аварийные, катастрофические). Решение данной задачи невозможно ввиду сложности структуры АТС, наличия нелинейных связей, сложных взаимодействий компонент и человеческого звена. Поэтому выполнена декомпозиция данной задачи на ряд частных задач, решение которых возможно с использованием имеющихся математических и технических средств.

Вторая глава посвящена методике построения моделей функционирования авиационно-транспортных систем, в основу которой положен причинно-следственный подход, реализуемый в виде причинно-следственных комплексов (ПСК).



Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Каждое причинно-следственное звено причинно-следственного комплекса, представляет собой динамическую систему, включающую два входных (причина и условие 1) и два выходных (следствие и условие 2) терминала, операции совмещения и расщепления , а также математическое описание их связи, представленное ядром (рис. 2).

Структуры ПСК строятся с использованием операций специально разработанной алгебры. Взаимосвязанные и взаимодействующие разнородные процессы представляются как композиции элементарных звеньев, а также как модели процессов, происходящих в ядрах.

В третьей главе рассматриваются модели, методы и алгоритмы построения оптимальной по критерию безопасности очереди захода воздушных судов на посадку, контроля ресурса авиационно-транспортных систем и поиска причин аварийных ситуаций в них.

Требуется максимизировать целевую функцию

при ограничении

Здесь bi - уровень безопасности, - время посадки sj- го воздушного судна на j - ую взлетно-посадочную полосу (ВПП); П ДОП - допустимые затраты времени, J - количество ВПП, Ki - количество воздушных судов.

Метод решения задачи основан на применении причинно-следственных комплексов (рис. 3).

Рис. 3. Причинно-следственный комплекс входа воздушных судов в зону ответственности аэропорта

Алгоритм построения очереди воздушных судов на посадку и состоит их следующих этапов:

1. Формирование таблицы, где каждой характеристике присваивается определенный вес.

Характеристики воздушных судов в момент времени t

ВС	Характеристики ВС
	1	2	…	p
ВС 1	A11	A12	…	A1p
ВС 2	A21	A22	…	A2p
…	…	…	…	…
ВС n	An1	An2	…	Anp

2. Определение множеств, из которых Аij принимают значения (1?i?n, 1?j?p).

3. Присваивание характеристикам Аij значений (1?i?n, 1?j?p).

4. Вычисление приоритета P для каждого ВС.

5. Сортировка очереди ВС в соответствии с приоритетом P ВС.

6. Имитационное моделирование процесса.

7. Изменение состояния АТС.

Для прогнозирования аварий в сложных системах используется понятие остаточного ресурса, а также подход, основанный на применении вероятностного анализа безопасности, связанного с решением системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена. Остаточный ресурс авиационно-транспортной системы - предполагаемая возможность ее работы от момента контроля до перехода в предельное состояние. В этом состоянии дальнейшая эксплуатация АТС невозможна или нецелесообразна. Остаточный ресурс характеризует возможность работы системы в заданном режиме до достижения предельного состояния, т.е. возможность безопасного функционирования.

В работе выделяются два вида ресурса сложной системы: систематизирующий и ресурс компонентов системы (ресурсы исполнителей, оборудования и энергии).

Остаточный ресурс системы зависит от ресурса перечисленных составляющих, и его значение характеризуется вектором, элементами которого являются величины соответствующих размерностей.

Если ресурс какой-либо составляющей исчерпывается, дальнейшее функционирование АТС в заданном режиме невозможно.

Вероятностный анализ безопасности функционирования авиационно-транспортной системы позволяет провести комплексный анализ безопасности, в процессе которого разрабатывается вероятностная модель. Данная модель применяется для определения значений вероятностных показателей безопасности АТС. Метод расчета этих показателей основан на использовании деревьев событий, при помощи которых определяются наборы небезопасных состояний АТС в виде минимальных сечений, а также системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена.

Предполагается, что µi - интенсивность восстановления ресурса i-го элемента Ri в режиме работы, i - интенсивность отказа i-го элемента (исчерпания ресурса Ri), где i=1, 2, 3, 4, являются марковскими потоками. Восстановление всех ресурсов происходит одновременно.

Система дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена для определения вероятности исчерпания ресурса имеет вид:

(dP0 /dt) (t)=-(1 + 2 +3 + 4) P0 (t) + µ1 P1(t) + µ2 P2(t) + µ3 P3(t) + µ4P4(t);

(dP1/dt) (t)=1 P0(t) - (2 + 3 + 4 + µ1)P1(t)+ µ2 P5(t)+ µ3 P6(t)+ µ4 P7(t);

(dP2/dt) (t)=2 P0(t) - (1 + 3 + 4 + µ2) P2(t) + µ1 P5(t)+ µ3 P8(t)+ µ4 P9(t);

(dP3/dt) (t)=3 P0(t) - (1 + 2 + 4 + µ3) P3(t) + µ1 P6(t)+ µ2 P8(t)+ µ4 P10(t);

(dP4/dt) (t)=4 P0(t) - ( 1 + 2 + 3 + µ4) P4(t)+ µ1 P7(t)+ µ2 P9(t)+ µ3 P10(t);

(dP5/dt) (t)=2 P1(t) + 1 P2(t) - (3 + 4 +µ2 + µ1)P5(t)+ µ3 P11(t)+ µ4 P12(t);

(dP6/dt) (t)=3 P1(t) + 1 P3(t) - (2 + 4+ µ3 + µ1)P6(t)+ µ2 P11(t)+ µ4 P13(t);

(dP7/dt) (t)=4 P1(t) + 1 P4(t) - (2 + 3 + µ1 + µ4)P7(t)+ µ2 P12(t)+ µ3P13(t);

(dP8/dt) (t)=3 P2(t) + 2 P3(t) - (1 +4 + µ2 +µ3) P8(t)+ µ1 P11(t)+ µ4 P14(t);

(dP9/dt) (t)=4 P2(t) + 2 P4(t) - (3 +1 + µ2 +µ4) P9(t)+ µ1 P12(t)+ µ3 P14(t);

(dP10/dt)(t)=4 P3(t) + 3 P4(t) - (1 +2 + µ3 +µ4)P10(t)+µ1 P13(t)+ µ2P14(t);

(dP11/dt)(t)=3 P5(t) + 2 P6(t)+ 1 P8(t) - ( µ1+ µ2 + µ3 + 1) P11(t);

(dP12/dt)(t)=4 P5(t) + 2 P7(t)+ 1 P8(t) -( µ1 + µ2 + µ4 + 2)P12(t);

(dP13/dt)(t)=4 P6(t) + 3 P7(t)+ 1 P10(t) -( µ1 + µ3 + µ4 + 3)P13(t);

(dP14/dt)(t)=4 P8(t) + 3 P9(t)+ 2 P10(t) -( µ2 + µ3 + µ4 + 4)P14(t);

(dP15/dt)(t)=1P11(t) + 2 P12(t)+3P13(t) + 4P14(t).

Результатом вероятностного анализа безопасности является использование качественных и количественных оценок текущего уровня безопасности АТС для принятия решений о дальнейшей ее эксплуатации.

Предлагаемый метод поиска причин авиационных происшествий основан на применении причинно-следственных комплексов и состоит из нескольких этапов.

На первом этапе расследования из банков информации исключаются из рассмотрения ситуации, которые не привели к происшествию. Такие ситуации называются регулярными. Далее применяется процедура анализа архива проведенных расследований, представляющая собой первый фильтр. На этом этапе происходит исключение аварийных ситуаций и их причин, которые не имели отношения к данному типу воздушного судна. Оставшиеся после первого фильтра причины поступают во второй фильтр.

Процедура анализа информации, полученной из средств объективного контроля, представляет собой второй фильтр и позволяет точнее определить параметры работы агрегатов воздушного судна. В результате на втором этапе происходит исключение тех причин, которые не имеют отношения к причинам, параметры которых отражает информация из средств объективного контроля. Оставшиеся после второго фильтра причины соответствующих им аварий поступают в следующий фильтр.

На последнем этапе происходит уточнение причины происшествия на основании информации, которая была собрана непосредственно на месте авиационного происшествия.

Задано конечное множество дефектов АТС, для которой построены модели в форме причинно-следственных комплексов , , ,..., . Комплекс представляет штатное функционирование авиационно-транспортной системы, а комплекс - функционирование АТС при возникновении дефекта , где .

Пусть I - множество объектов, процессов и событий авиационно-транспортной системы, которые, согласно диагностической информации, имеют отношение к конкретному происшествию. Для установления причины происшествия требуется определить, какие комплексы из набора , ,..., соответствуют выделенному множеству I.

Обозначим через все звенья причинно-следственных связей комплекса , т. е. в наборе представлены как элементарные звенья комплекса, так и звенья, полученные в результате применения операций композиции. Рассмотрим множество , образованное причинами , следствиями , а также условиями 1 и условиями 2 звеньев . Если множество покрывается звеньями комплекса , т.е. , то можно утверждать, что комплекс моделирует взаимодействие между элементами из множества I.

Таким образом, в случае, когда , причинно-следственные связи, систематизированные в комплексе , соответствуют взаимодействию объектов, процессов и явлений, которое имело место в анализируемом авиационном происшествии.

Задача определения причины происшествия формулируется следующим образом: для заданного множества и набора причинно-следственных комплексов , , ..., выбрать комплексы , такие, что (q) (), .

Если c = 0, то ни один из комплексов , , ..., не соответствует анализируемому происшествию, следовательно ни один из элементов множества не является причиной происшествия. Для установления причины требуется дополнить множество возможными дефектами и построить соответствующие им модели в виде ПСК.

Если c = 1, то оказывается, что только один комплекс соответствует рассматриваемому происшествию, и его причиной является дефект .

Если c > 1, то полученная результате расследования диагностическая информация не позволяет сделать однозначный вывод о причине происшествия, что потребует проведения дополнительных работ, чтобы пополнить множество диагностической информации, после чего анализ аварийной ситуации начинается сначала.

В четвертой главе рассматривается реализация разработанных моделей, методов и алгоритмов в виде информационно-обучающей системы и программно-информационных комплексов, способных найти свое применение для тренажеров при обучении пилотов, диспетчеров, а также лиц, проводящих расследование авиационных происшествий. Также в данной главе приведены примеры работы информационно-обучающей системы. Интерфейс программно-обучающего комплекса, предназначенного для поиска причин аварийных ситуаций на основе применения причинно-следственных комплексов и расширенных средств диагностирования, представлен на рис. 4. Комплекс представляет возможность отобразить место возникновения аварийной ситуации, причину авиационного происшествия, а также структуру причинно-следственного комплекса с указанием причинно-следственного звена нарушенного функционирования.

Рис. 4. Интерфейс программно-обучающего комплекса для поиска причин авиационных происшествий

Для реализации модели анализа критических ситуаций при входе воздушных судов в зону ответственности аэропорта разработан программно-обучающий комплекс с использованием интегрированной среды программирования и системы управления базами данных.

Рис. 5. Интерфейс программно-обучающего комплекса моделирования входа воздушных судов в зону ответственности аэропорта

На рис. 5 выделена траектория воздушного судна: вход в зону ответственности (1), опасное сближение с другим воздушным судном (2), вход в зону ожидания (3), изменение эшелона в зоне ожидания (4), выход на поворотную точку (5), полет по кругу взлетно-посадочной полосы (6), полет по посадочной траектории (7).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты выполненных исследований можно сформулировать следующим образом:

1. Проведен системный анализ процесса функционирования авиационно-транспортной системы. В результате постановлены задачи поддержки принятия решений персонала АТС, разработаны методы их решения на основе причинно-следственных комплексов.

2. Построена модель поддержки принятия решений диспетчеров для тренажера, обеспечивающая принятие оптимальных по критерию безопасности решений об очередности захода на посадку воздушных судов.

3. Разработаны методы определения ресурса АТС, позволяющие прогнозировать возникновение аварийных ситуаций и осуществлять поиск их причин при посадке воздушных судов, а также модель для поддержки принятия решений по очередности захода на посадку воздушных судов для тренажеров.

4. Разработаны программно-информационные комплексы, реализующие указанные модели и методы, которые могут использоваться в тренажерах при подготовке пилотов, диспетчеров, а также лицами, проводящими расследование авиационных происшествий.

5. На основе разработанных моделей, методов и алгоритмов предложены состав и структура информационно-обучающей системы, обеспечивающей сбор и обработку информации, необходимой для идентификации причин аварийных ситуаций и их предотвращения.

6. Разработанные модели, методы и алгоритмы использованы в ОАО «Ил», в учебном процессе и отражены отчетах о НИР Института проблем точной механики и управления РАН (№ гос. регистрации 01201156340).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРАЦИИ

Публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Филимонюк Л.Ю. Кибернетический подход к моделированию разнородных процессов в мехатронных системах / Л.Ю. Филимонюк, А.С. Иванов, Р.Ю. Лапковский, Д.А. Уков // Мехатроника, автоматизация, управление. 2011. №1(118). С.16-20.

2. Филимонюк Л.Ю. Системный подход к задаче оценки остаточного ресурса человеко-машинных систем / Л.Ю. Филимонюк, В.В. Клюев, А.Ф.Резчиков, А.С. Богомолов, Д.Ю.Уков // Контроль. Диагностика. 2011. № 8 (158). С. 9- 13.

3. Филимонюк Л.Ю. Причинно-следственный подход к анализу авиационно-транспортных систем/ Л.Ю. Филимонюк, Г.В. Новожилов, А.Ф. Резчиков, М.С. Неймарк, В.А Твердохлебов, Л.Г Цесарский.// Общероссийский научно-технический журнал "Полет". 2011. №7. С. 3-8.

4. Филимонюк Л.Ю. Причинно-следственный подход к расследованию аварийных ситуаций в человеко-машинных системах / Л.Ю. Филимонюк, А.С. Иванов, Р.Ю. Лапковский, Д.А. Уков // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. №2 С. 38- 43.

Публикации в других изданиях

авиационный судно посадка безопасность тренажер

5. Филимонюк Л.Ю. Применение причинно-следственного подхода и расширенных средств диагностирования для анализа критических ситуаций в авиационно-транспортных системах // Доклады Академии военных наук. Саратов. 2010. №5(44). С. 137-140.

6. Филимонюк Л.Ю. Теоретико-игровая причинно-следственная модель посадки самолета для анализа критических ситуаций / Л.Ю. Филимонюк, А.С. Иванов // Мехатроника. Автоматизация. Управление: Материалы 7-й Всероссийской науч.-технич. конф. Санкт-Петербург, 2010. С. 412-415.

7. Филимонюк Л.Ю. Расширенные средства диагностирования как фильтры для постепенного уточнения причин аварий // Информационные технологии в управлении и профессиональной подготовки операторов сложных систем: Материалы V Междунар. науч.-практич. конф. Кировоград: Изд-во ГЛАУ, 2010. С. 95-98.

8. Filimonyuk L.Yu. Cause-effect model of aviation transport system's functioning // Critical Infrastructure Safety and Security: Proceedings of the First International Workshop. Kirovograd, 2011. Vol. 1. pp. 164-167.

9. Филимонюк Л.Ю. Причинно-следственный подход к анализу и прогнозированию аварий в сложных системах // Материалы 4-й Всероссийской мультиконференции. Т.1. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. С. 69 -71.

10. Филимонюк Л.Ю. Причинно-следственный подход к управлению взаимодействием в звене воздушное судно - аэропорт / Л.Ю. Филимонюк, Л.Г. Цесарский // Управление развитием крупномасштабных систем: Материалы 5-й Международной конф. Москва, 2011. С. 93 -95.

Размещено на Allbest.ru