CC BY
104
УДК 007.51
Д. В. Пащенко, М. П. Синев МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ОБЪЕКТИВНОГО КОНТРОЛЯ АВИАЦИОННЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Аннотация. Обсуждаются вопросы организации средств объективного контроля радиолокационных комплексов воздушного базирования. Обосновывается модель системы контроля с использованием стандартов IDEF3 и IDEF5.
Ключевые слова: радиолокационный комплекс, анализ систем, система объективного контроля, диагностическая система, IDFE3, IDEF5.
Abstract. In article are discussed questions to organizations of the facilities of the objective checking radar complex air basing. The system model of the checking is motivated with use standard IDEF3 and IDEF5.
Keywords: radar system, systems analysis, system of objective control, diagnostic system, IDFE3, IDEF5.
Введение
Структурно все авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения состоят из летательного аппарата, мощного радиолокатора, вспомогательной аппаратуры и средств связи [1]. В зависимости от качества вспомогательной аппаратуры, системы связи, а также количества операторов в англоязычных источниках различают системы AEW (airborne early warning), осуществляющие лишь обнаружение целей, т.е. функции разведки, но не управление боем и AWACS, выполняющие такое управление. Современные российские авиационные системы отличаются не только функциями обзора, но и введением требований по управлению большой номенклатурой летательных аппаратов истребительной, штурмовой, бомбардировочной, специальной и армейской авиации, а также наземными и морскими объектами.
Одной из важных задач эксплуатации такой системы является анализ постполетной информации группой объективного контроля [2]. Сложность такого анализа обусловлена сложностью контролируемой системы, в том числе требованием к постоянной модернизации и унификации системы объективного контроля (СОК) и диагностики всего комплекса в целом.
Цель работы - предложить методику проведения объективного контроля авиационных радиолокационных комплексов с использованием данных, зарегистрированных бортовыми устройствами регистрации. Применение такой методики при создании комплексов диагностики и контроля разрабатываемых и модернизируемых радиолокационных систем позволит унифицировать их структуру.
1 Анализ режимов работы комплекса
Для решения задачи необходимо провести анализ применения авиационных комплексов радиолокационного дозора и наведения (АК РЛДН) с использованием методологии моделирования и стандарта документирования процессов IDEF3. Укрупненная модель боевого применения АК РЛДН представлена на рис. 1.
Несение боевого дежурства (блок 3) является основной задачей, решаемой АК РЛДН. Современные российские и зарубежные авиационные системы типа AWAKS позволяют решать задачи не только по поражению воздушных целей, но и по управлению морскими и наземными силами при решении всего спектра боевых задач. При этом сами комплексы могут использоваться в режимах разведки, ретрансляции, картографирования и управления. С точки зрения объективного контроля эти режимы можно разделить:
1) на пассивный режим (разведка, картографирование, ретрансляция);
2) на активный режим (боевое управление).
Объективный контроль пассивных режимов работы АК РЛДН может вестись как с помощью фиксации видео- и звуковой информации с автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов, так и с помощью обработки цифровой информации, представленной в табличном виде.
Обработка активных режимов работы комплекса требует проведения формализации интерактивного взаимодействия АК РЛДН и управляемых систем. Технологический процесс активного режима работы комплекса в виде диаграммам описания последовательности этапов процесса «с точки зрения наблюдателя», представленный в стандарте ШЕБЗ, показан на рис. 2.
Основная задача комплекса при активном режиме заключается в опознавании цели, ее сопровождении и наведении на цель. Причем работа комплекса ведется по нескольким сотням целей одновременно (цикл обработки Л-12). АК РЛДН должен обнаруживать воздушные цели, в том числе низколетящие над любыми видами земной поверхности, а также надводные объекты. Концепция их построения учитывает современные требования по применению для решения задач разведывательно-информационного обеспечения и управления силами и средствами не одного, а нескольких видов Вооруженных сил (ВВС, ВМФ, СВ). Обеспечение взаимодействия комплекса с разнородными потребителями предъявляет широкие и жесткие требования к информативности и типам обнаруживаемых целей.
В отличие от традиционных наземных радиолокационных станций, АК РЛДН нового поколения способны перемещать свое радиолокационное поле в пространстве и являются одним из важнейших дополнений к имеющимся средствам создания радиолокационного поля страны для охвата территорий, не имеющих радиолокационного прикрытия.
Технологический процесс активного режима работы комплекса «с точки зрения объекта» в виде диаграммы состояния объекта показан на рис. 3.
На диаграмме в виде функциональных блоков (иОВ) представлены действия, производимые АК РЛДН при активных режимах работы комплекса.
Данная диаграмма позволяет, прежде всего, формализовать основной режим работы комплекса - режим наведения. В существующих и проектируемых системах АК РЛДН есть подмножество задач Н при наведении на воздушный объект, которое представляет собой частично упорядоченное по стадиям наведения (3/1...3/6) множество.
При проведении проверки функционирования данного комплекса «с точки зрения объекта» необходимо в соответствии с методиками, изложенными в [3], провести контроль каждого из элементов множества Н с использованием значений точностных характеристик сопровождения целей. Кроме того, для функциональных блоков 3/1, 3/5 и 3/6 необходим контроль выполнения полетного задания, проведение которого аналогично контролю точностных характеристик.
Взлететь —► Выйти в район ► Нести боевое дежурство —► Вернуться на базу ► Посадить самолет
1 I 2 з 4 I 5 I
Рис. 1 Модель боевого применения АРК
Ґ
______\_______
Произвести
обнаружение
целей
3-1 I
Опознать
принадлежность
цели
3.2
Сопровождать Продолжить несение боевого дежурства
цель >
3.3 3.8 I
Л2
Инициализация средств поражения (воздух, земля, море)
3.4
Произвести Привести средства
постановку задач Выполнить поражения
(наведение на —► боевую задачу —► в исходное
цель) состояние
3.5 | 3.6 I 3.7 |
Закончить несение боевого дежурства
3.9
Рис. 2 Технологический процесс активного режима работы комплекса «с точки зрения наблюдателя»
№ 4 (12), 2009 Технические науки. Информатика, вычислительная техника
ю
Рис. 3 Технологический процесс активного режима работы комплекса «с точки зрения объекта»
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион
2 Синтез электронной версии полетного задания
В существующих комплексах АК РЛДН не используется электронная версия полетного задания. На основе анализа функционирования данных комплексов предлагается модель электронной версии полетного задания, представленная в виде множества {X, Y, H, S, М, O} и функционалов eqviv и result, где X, Y, H - множества координат и высот АК РЛДН; S, O, М - множества заданий, откликов на задания и дескрипторов в полетном задании; eqviv -функционал проверки выполнения полетного задания; result - функционал проверки полученной квитанции о выполнении полетного задания.
В соответствии с процессом обработки множества S выполнено моделирование полетного задания с использованием технологического процесса активного режима работы и частично упорядоченного множества S. Упрощенная процедура моделирования может быть описана предикатом:
3s(eqviv(x,y,h,s)) ^ 3o(result(o)). (1)
Данное моделирование необходимо для оценки времени контроля полетного задания. Моделирование при времени полета, равном 4 ч, и наличии трех наборов моделируемых данных полетного задания выполняется за 5 с на компьютере с процессором Core2Duo (3 ГГц). Следует отметить, что процесс моделирования по вычислительной сложности прямо пропорционален мощности декартова произведения множеств {X, Y, H} и S. Следовательно, при резком увеличении количества полетных заданий резко возрастет и вычислительная сложность процедур контроля. Несомненно, что представленная модель хорошо поддается процедурам распараллеливания обработки, что при наличии нескольких ядер процессоров позволит значительно сократить время обработки. Задача распараллеливания обработки не рассматривается в данной статье, так как является одной из подзадач, решаемых комплексом и может быть оптимизирована на более поздних стадиях разработки методики контроля АК РЛДН.
В результате анализа модели АК РЛДН комплекса, представленной на рис. 1-3, можно выделить классы сценариев СОК и диагностики, необходимые для наземного комплекса объективного контроля.
3 Синтез сценариев проведения объективного контроля
Для проведения процедур контроля и диагностики необходимо выделить классы проверок, используемые как в пассивном, так и в активном режимах работы комплекса. Композиционная схема организации сценариев объективного контроля АРК в терминах языка онтологий (IDEF5) представлена на рис. 4.
Исходя из представленных на рис. 4 и в работах [4, 5] классов обработки информации, можно сделать вывод о перекрытии множества возможных сценариев пассивных режимов работы, реализованных в классе динамической информации и частично сценариями контроля кодограмм, сценариями активных режимов. На рис. 4 выделяются классы динамической, статической и табличной информации, реализованные при проведении процедур специального контроля. В соответствии с СОК при проведении объективного контроля можно выделить три вида контроля [6].
Рис. 4 Композиционная схема организации сценариев объективного контроля АК РЛДН
Экспресс-контроль проводится над ограниченным объемом данных с целью выявить неисправности аппаратуры и проанализировать форматизи-рованные результаты работы комплекса за ограниченный промежуток времени. Для этого вида контроля создаются собственные сценарии проверки, позволяющие уменьшить время проведения анализа путем выборочной загрузки контролируемых данных.
Оперативный контроль проводится уже над всеми зарегистрированными в определенный промежуток времени данными с использованием более широкой номенклатуры сценариев контроля. Принципы проведения оперативного контроля с использованием базы знаний xml рассматривались в [7].
Проведение специального контроля предполагает детальное изучение всей задокументированной в процессе полета информации с использованием интерактивных режимов обработки и проверки полетного задания. Диаграмма состояния наземного комплекса СОК и диагностики при проведении процедур контроля над зарегистрированными в АК РЛДН данными представлена на рис. 5.
Рис. 5 Внешняя база знаний о структурах
с/»
<-/і
— ^ ^09---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Технические науки. Информатика, вычислительная техника
Следует отметить, что точные варианты проведения сценариев контроля над информацией с БУР (бортового устройства регистрации) формируются в процессе эксплуатации комплекса, а следовательно, в комплекс должен быть включен инструмент редактирования сценариев контроля. Также при проведении контроля требуется использование внешней базы знаний о структурах, реализация которой показана в классе «описание кодограммы» (рис. 5). Одной из подзадач, решаемых при проведении специального контроля, является анализ функционирования комплекса за период нескольких полетов, который может включать в себя работы с архивной информацией.
4 Ведение архива
Архивация информации осуществляется с использованием понятия «паспорт эксперимента». При разработке прототипа системы контроля и апробирования методики построения системы объективного контроля, все операции с паспортом эксперимента производились через форму, представленную на рис. 6. Алгоритм работы с архивом и паспортом эксперимента представлен на рис. 7.
Рис. 6 Диалоговое окно работы с паспортом: 1 - уникальный идентификатор паспорта; 2 - время начала записи; 3 - время окончания записи; 4 - дата полета; 5 - вид работы; 6 - командир экипажа; 7 - условная точка, относительно которой рассчитываются координаты при графическом представлении; 8 - составитель паспорта; 9 - характеристика работы; 10 - проведение работы на мобильной или стационарной части; 11 - вид проведения контроля; 12 - сценарий проверки, по которому будет проводиться контроль (должен быть подготовлен заранее); 13 - подгружаемые согласно сценарию кодограммы; 14 - каталог с исходными данными; 15 - кнопка выбора каталога с исходными данными
Создать новый паспорт
Загрузка из архива
1
Указать
параметры
селекции
і Г 1
Создать
паспорт
і Г
Создать директорию arcN. В ней каталог Data, куда копируются _______кодограммы________
Создается директория с рабочим проектом arcN rnd N
Загрузка кодограмм в БД согласно параметрам селекции
Сохранение возникших ошибок в БД
Создать новый паспорт
Загрузка из архива
Использовать
текущую
настройку
Загрузить в ЬД описание полей из архива
Загрузить в ЬД описания сценариев из архива
Загрузка
последней
сессии
I
Выполнение
процедур
контроля
Конец
Рис. Т Алгоритм работы с паспортом и архивом
Кроме того, существуют две вкладки: «Загружаемые кодограммы» и «Проведенные сценарии контроля». Вкладка «Проведенные сценарии контроля» включает таблицу, содержащую проведенные сценарии с датой проведения. Вкладка «Загружаемые кодограммы» служит для выбора загрузки данных в НКОД.
Заключение
В результате исследования с использованием диаграмм ГОЕР3 проведен анализ функционирования контролируемой системы, создана модель функционирования АК РЛДН с точки зрений «наблюдателей» и «объекта». Показана возможность классификации режимов работы АК РЛДН на основе представления функционирования комплекса в виде модели системы, представленной диаграммами ГОЕБЗ. Предложенная система сценариев объективного контроля с использованием стандарта онтологического исследования ГОЕР5 [8] позволила описать структуру и диаграмму состояний системы объективного контроля и диагностики, являющуюся основой программной реализации данного комплекса.
Список литературы
1. Верба, В. С. Тенденции развития авиационных средств разведки и дозора /
B. С. Верба // Наукоемкие технологии. - 2004. - № 8-9. - С. 53.
2. Пащенко, Д. В. Методика контроля показателей точности сопровождения целей радиолокационным комплексом / Д. В. Пащенко, А. В. Васильев,
C. А. Васильев, Н. Н. Коннов // Радиотехника. - 2009. - Вып. 8. - С. 117.
3. Леонов, А. И. Испытания РЛС / А. И. Леонов, С. А. Леонов, Ф. В. Нагулинко [и др.]. - М. : Радио и связь, 1990. - 260 с.
4. Пащенко, Д. В. Табличная обработка информации, зарегистрированной авиационным радиолокационным комплексом / Д. В. Пащенко, Д. А. Трокоз // Вопросы радиоэлектроники. - 2009. - Вып. 4. - 2009. - С. 139-144. - (Серия ЭВТ).
5. Коннов, Н. Н. Система для расшифровки и анализа данных объективного контроля радиолокационного комплекса / Н. Н. Коннов, Д. В. Пащенко, Г. М. Морозов, А. В. Васильев // Новые информационные технологии и системы : труды 8 Международной научно-технической конференции. - Пенза, 2008. -С. 274-281.
6. Пащенко, Д. В. Организация документирования информации в сложных авиационных комплексах / Д. В. Пащенко, А. Н. Токарев, М. П. Синев // Новые информационные технологии и системы : труды 8 Международной научнотехнической конференции. - Пенза, 2008. - С. 281-290.
7. Черемных, С. В. Моделирование и анализ систем. ГОЕБ-технологии: практикум / С. В. Черемных, И. О. Семенов, В. С. Ручкин. - М. : Финансы и статистика. - 2006. - 320 с.
8. Черемных, С. В. Структурный анализ систем: ГОЕБ-технологии / С. В. Черемных, И. О. Семенов, В. С. Ручкин. - М. : Финансы и статистика. - 2007. - 380 с.
Пащенко Дмитрий Владимирович
кандидат технических наук, доцент, кафедра вычислительной техники, Пензенский государственный университет
E-mail: Dmitry.pashchenko@gmail.com
Pashchenko Dmitry Vladimirovich Candidate of engineering sciences, associate professor, sub-department of computer sciences,
Penza State University
Синев Михаил Петрович Sinev Mikhail Petrovich
магистрант, кафедра вычислительной Undergraduate, sub-department
техники, Пензенский государственный of computer science, Penza State University
университет
E-mail: mix.sinev@gmail.com
УДК 007.51 Пащенко, Д. В.
Методика построения систем объективного контроля авиационных радиолокационных комплексов / Д. В. Пащенко, М. П. Синев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2009. -№ 4 (12). - С. 49-59.
