Современные информационные технологии/ 2. Вычислительная техника и программирова­ние

 

 Илипов М.М., к.ф.-м.н. Искакова А.С.

Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Казахстан

 

 Совершенствование базы знаний БОСЭС в процессе разра­ботки

 

Как исследовательский прототип БОСЭС ТС, так и ее бортовой вари­ант проектируются для работы в реальном времени с учетом требований работать на борту с другими БОСЭС ТС.

Проверку на полноту и непротиворечивость БЗ БОСЭС антропо­центрических систем проводят либо в системах имитационного модели­рования (СИМ) либо на борту системы в реальных условиях применения.

Создание БОСЭС проходит традиционные фазы разработки эксперт­ных систем:

—   концептуализация предметной области и определение эквивалент­ной ей структуры БД и БЗ экспертной системы;

—   разработка на универсальных ЭВМ исследовательского прототипа БОСЭС (ИЭС) и системы имитационного моделирования (СИМ-ЦВМ) как инструмента для совершенствования (отладки) БЗ и БД создаваемой экспертной системы и как тренажера для подготовки операторов, которые будут эксплуатировать БОСЭС;

—   отработка на универсальных комплексах полунатурного моделиро­вания (СИМ-КПМ) исследовательского прототипа БОСЭС;

—    реализация спроектированной экспертной системы на бортовых вычислителях и отработка ее на реальных бортовых информационных сигналах в реальном времени;

—   передача БОСЭС в эксплуатацию.

Таким образом, СИМ является как инструментом разработки, так и инструментом совершенствования БЗ БОСЭС. Именно поэтому, несмотря на большую трудоемкость разработки, создание СИМ является не только необходимым, но и возможным. При этом СИМ-ЦВМ фактически со­здается вместе с БОСЭС и поддерживает все стадии ее проектирования, а универсальный комплекс полунатурного моделирования превращается в СИМ-КПМ путем внедрения в его цифровую систему программного блока БОСЭС с выдерживанием информационных связей БОСЭС по штатно­му (к этому времени разработанному) информационному протоколу со­пряжения.

Проведенный этап концептуализации предметной области требует дальнейшей проверки полноты ее представления в БЗ БОСЭС и достаточ­ности глубины анализа возникающих перед оператором проблем. Наибо­лее результативно и убедительно для заказчика это можно сделать также на СИМ.

В рамках программы исследования сверхманевренных самолетов в научно-исследовательском центре Лэнгли (США) разработана система ис­следования бортовых систем управления в атаке тактических самолетов TGRES (Tactical Guidance Research and Evaluation System) [1]. Система состоит из трех основных элементов: TDG, TMS и DMS. TDG — это основанная на базе знаний управляющая система (язык программирова­ния Лисп). В нее вмонтируется БОСЭС, она содержит логику принятия решений и оценивает тактические преимущества и негативные стороны выбранного летчиком или системой того или иного решения. TDG ис­пользует математическую модель самолета различной степени подробно­сти. Есть вариант модели, когда самолет представляется достаточно точно на режимах обычного маневрирования, и вариант, когда тяга, подъемная сила, лобовое сопротивление, угловая скорость разворота представляются своими максимальными постоянными значениями.

Два элемента системы TGRES-TMS и DMS — составляют программ­ную и аппаратную среду моделирования [2], в которой применяется TDG. Программы среды написаны на машинном языке.

Пользовательский интерфейс включает цветной графический модуль, воспроизводящий воздушный бой и графический модуль с манипулятором «мышь» для представления самолета и его систем для управления ими в процессе моделирования на TMS. На имеющемся в системе индикаторе воспроизведения воздушного боя предъявляются противоборствующие са­молеты в трехмерном пространстве. На индикаторе выделены специаль­ные окна для представления переменных параметров самолета, включая тягу, скорость, относительное пространственное расположение самоле­тов. Позиция для наблюдения воздушного боя может быть выбрана по осям X и Z.

Интерактивный индикатор в TMS включает графический модуль с манипулятором «мышь» для представления систем самолета (двигатель, ударная, оборонительная системы) и информации о состоянии систем. В процессе моделирования летчик/оператор может включать и выключать системы самолета с помощью «мыши».

Технические средства комплекса состоят из двух основных частей: вычислительной системы и рабочих мест операторов.

Вычислительная система имеет в своем составе два центральных вы­числителя и четыре периферийных. Все вычислительные машины связаны между собой и составляют локальную вычислительную сеть. Централь­ные вычислители через преобразующие устройства связаны с имитаторами бортовых приборов и органами управления на рабочих местах летчиков- операторов.

Программное обеспечение на центральных вычислителях подразделя­ется на базовое, управляющее и сервисное. К базовым средствам отно­сятся программные блоки моделей самолетов, оружия, бортового обору­дования, блоков бортовых алгоритмов, вычислительные блоки и блоки выработки управляющих сигналов. К управляющим средствам относятся программы, обеспечивающие работу комплекса КПМ-2300, программы управления моделирования боя. К сервисным относятся программы обра­ботки и выдачи информации. Все программные средства реализованы на языке ¥-11. Операционная система центральных вычислителей UMSV.4.5. Сетевая операционная система ОС-ДЕС.

Программные средства на периферийных вычислителях не имеют под­разделения и представляют собой пакеты программ.

На одних периферийных вычислителях программные средства реали­зованы на языке АССЕМБЛЕР. Здесь содержатся программы формиро­вания индикации прицельных режимов на ИЛС рабочих мест летчиков- операторов.

На других периферийных вычислителях, обслуживающих рабочие ме­ста операторов управления, программные средства реализованы на языке Турбо-Паскаль V 5.0. Здесь содержатся программы: формирования кар­тин воздушного боя в ходе и после моделирования; синтезирования визуально-видимой обстановки (с борта носителя) в ходе моделирования; подсчета показателей эффективности применения оружия.

Рабочие места операторов управления оснащены персональными ком­пьютерами и устройствами переговорной связи с летчиками-операторами.

Управляющие сигналы от летчиков передаются на центральные ЭВМ комплекса. От этих ЭВМ возвращаются к летчикам отклики на их упра­вляющие воздействия. Запаздывание отклика на управляющее воздействие менее 0,1 с. Наблюдая картину боя на дисплее персонального компью­тера, операторы управления корректируют бой по линиям переговорной и сигнальной связи с операторами-летчиками.

Результаты моделирования боя фиксируются, обрабатываются, доку­ментируются и представляются в удобном для пользователя виде.

 

Литература:

1.       Васильев С.Н., Жерлов А.К., Федосов Е.А., Федунов Б.Е. Интеллектуальное управление динамическими системами. – М.: Физико-математическая литература. 2000. – 352с.

2.       Федунов Б.Е. Проблемы разработки бортовых оперативно-советующих экспертных систем для антропоцентрических объектов. // Изв. РАН. ТиСУ. 1996. № 5. стр.147-159