CC BY
62
2007 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА № 122
серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов
УДК 629.735.015
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ПОЛЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Е.С. БОРОДИН
Статья представлена доктором технических наук, профессором Зубковым Б.В.
В статье рассмотрен технологический процесс обработки данных с подробным описанием всех этапов, а также формирование и вывод выходных документов, содержащих результаты обработки полетной информации.
Технология обработки данных, состав и структура математического обеспечения
Технологический процесс обработки данных в системе обработки и анализа полетной информации (СОиАПИ) состоит из следующих этапов:
• формирование и ведение информационной базы (ИБ);
• оперативная обработка полетной информации (ПИ);
• вторичная обработка ПИ.
На этапе формирования ИБ осуществляются ввод, контроль, формирование и запись в базу данных массивов служебной к справочной информации. В процессе функционирования системы по мере появления изменений осуществляется корректировка массивов.
Оперативная обработка ПИ выполняется для каждой полетной ленты и состоит из предварительной подготовки входных данных, полной обработки ПИ на ЭВМ, формирования и вывода выходных документов.
При предварительной подготовке входных данных выполняют следующие действия:
• перезапись ПИ с полетной МЛ на МЛ ЭВМ;
• перфорация и ввод в ЭВМ данных из паспорта к МЛ, формирование и запись в ИБ массива паспортных данных.
В процессе полной обработки ПИ на ЭВМ решаются различные функциональные задачи такие, как контроль техники пилотирования, контроль работоспособности авиационной техники и пр. На данном этапе на ЭВМ осуществляется автоматизированная обработка всей ПИ, записанной на МЛ. При этом выполняются следующие действия: чтение ПИ с МЛ в оперативную память, обработка сбоев, распознавание моментов начала и конца полета, распознавание моментов полета, характерных точке на траектории движения ВС, преобразование параметров полета, контроль выхода, параметров полета за установленные ограничения; преобразование результатов обработки в выходной формат и запись их в базу данных. Результатом полной обработки ПИ каждого полета является записанный в базу данных массив результатов обработки полета (МРОП), состоящий из нескольких таблиц (подмассивов). В состав МРОП входят таблицы: информационных сведений о полете, сообщений о событиях полета, отклонений, сбоев.
Таблица информационных сведений о полете содержит дополнительную информацию о полете. Таблица сообщений о событиях полета содержит сведения о различных событиях полета и параметрах полета в характерных точках и участках траектории движения ВС. Эта таблица является фактически сжатым отображением ПИ одного полета. В таблицу отклонений заносится информация об обнаруженных событиях выхода параметров полета за установленные огра-
ничения. Таблица сбоев содержит информацию об обработанных сбоях ПИ. На основе МРОП формируются и выводятся на печать оперативные сводки.
На этапе вторичной обработки ПИ осуществляется решение на ЭВМ различных прикладных задач, исходной информацией для которых служит совокупность результатов оперативной обработки ПИ за определенные интервалы времени (например, совокупность МРОП за месяц или квартал).
Математическое обеспечение СО и АПИ является совокупностью методов, алгоритмов и программных средств, реализующих изложенную технологию обработки ПИ. В состав МО входят:
• подсистема формирования и ведения ИБ;
• подсистема управления решением задач обработки ПИ;
• подсистема формирования и вывода выходных документов;
• подсистема отображения ПИ.
Подсистема управления решением задач обработки ПИ
Подсистема управления решением задач (ПСУРЗ) обработки ПИ предназначена для полной обработки всей информации, записанной на МЛ. Подсистема обеспечивает настройку на обработку ПИ данного ВС, идентификацию отдельного полета и настройку на его обработку, чтение ПИ с МЛ в оперативную память, обработку сбоев, управление прикладными программами, преобразование и контроль параметров полета в точке и на участке траектории движения ВС, преобразование таблиц в выходной формат и запись их на магнитный диск, автоматический переход к обработке следующего полета.
Структура подсистемы приведена на рисунке. По отношению к прикладной программе ПСУРЗ обработки ПИ играет двоякую роль. С одной стороны, подсистема управляет выполнением программы, передавая ей управление в соответствующие моменты времени и обеспечивая всей информацией, необходимой для решения задачи. С другой стороны, подсистема выполняет следующие команды, выдаваемые прикладной программой: обработать событие, инициировать обработку, завершить обработку.
По этим командам ПСУРЗ выполняет действия по управлению процессами преобразования параметров полета, контроля выхода параметров полета за установленные ограничения.
Организация вычислительного процесса в ПСУРЗ осуществляется при помощи таблицы связи, которая определена в управляющей программе ПСУРЗ и содержит адреса всех блоков и таблиц подсистемы и другую информацию, необходимую для выполнения возложенных на подсистему функций.
Единицей обработки для подсистемы является одна МЛ с ПИ. Организацию всех процессов переработки ПИ осуществляет управляющая программа ПСУРЗ, которая в определенной последовательности в зависимости от технологического этапа обработки ПИ передает управление программным модулям подсистемы. При вывозе ПСУРЗ на выполнение управляющей программы в качестве параметров передается информация, идентифицирующая МЛ: номер ВС, дата снятия МЛ с ВС, номер устройства, на котором находится МЛ.
Первоначально управление передается модулю подготовки, который осуществляет чтение в оперативной памяти (ОП) массивов управляющих и справочных данных: массива тарировоч-ных данных, массива паспортных данных, управляющих массивов.
ПС УРЗ
1 ...... .1. _ . .1
Управляющая
программа
Монитор управления обработкой ПИ
Модуль управления программами
Модули организации вычислительного процесса
Перевод: Код - Физика и Физика - Код
Предварительная
математическая
обработка
Преобразование и контроль
Распознавание
состояний
Модули
обработки
параметров
полета
Подготовка к отправке МЛ
Идентификация полета
Настройка
Модули подготовки к обработке полета
Чтение ПИ с МЛ в ОП
Обработка сбоев 1 -го типа
Обработка сбоев 2-го типа
Управление преобразованием и контролем
Модули поблочной отбраковки
Завершение процессов обработки ПИ
Контроль временных соотношений
Формирование
МРОП
Инициализация таблиц и блоков
Модули завершения обработки полета
Рисунок. Структура подсистемы управления решением задач
После завершения действий по подготовке к обработке данной магнитной ленты организуется обработка ПИ по каждому полету. Управление передается модулю идентификации полета и настройки на его обработку, который:
• анализирует ПИ и распознает начало полета, т. е. момент, соответствующий моменту включения МСРП в аэропорту вылета;
• устанавливает соответствие между данным полетом и одной из строк массива паспортных данных;
• заполняет в таблице связи астрономическое время начала полета;
• осуществляет настройку некоторых элементов управляющих блоков на обработку данного полета.
С момента идентификации полета и настройки на его обработку начинается процесс содержательной обработки ПИ по одному полету. Обработка ПИ осуществляется по рабочим циклам. При выполнении одного рабочего цикла обрабатывается один блок ПИ, состоящий, например, для МСРП-64 2 из 120 кадров. Один рабочий цикл заключается в последовательном выполнении следующих действий: чтение блока ПИ с МЛ в ОП, обработка сбоев, обработка блока ПИ прикладными программами, преобразование и контроль параметров полета на участках ПИ.
В начале каждого рабочего цикла управление передается' модулю чтения ПИ с МЛ в ОП. Целесообразно совмещение процессов чтения и обработки ПИ. Одновременно с обработкой те-
кущего блока на данном рабочем цикле происходит чтение в оперативную память следующего блока, который при переходе к новому рабочему циклу становится текущим, организуются его обработка и параллельное чтение следующего блока. Управление этими действиями осуществляется с помощью корректировки соответствующих полей таблицы связи.
На этапе обработки сбоев выявляются и обрабатываются различные сбои в ПИ. После выполнения программ обработки сбоев блок ПИ готов для обработки его прикладными программами. Организацию выполнения прикладных программ осуществляет модуль управления программами на основе очереди активных программ. После того как блок ПИ обработан всеми прикладными программами, обрабатывается модуль управления преобразованием и контролем, который осуществляет контроль и преобразование параметров полета на отрезке ПИ.
Обработкой данного модуля завершается рабочий цикл обработки блока ПИ, управляющая программа организует новый рабочий цикл, передает управление программе чтения блока ПИ с МЛ в ОП и т. д. Рабочие циклы повторяются до тех пор, пока монитор не получит команду «Обработать событие» с шифром, соответствующим концу полета. Как правило, эта команда выдается в конце полета при обнаружении признака выключения МСРП после приземления. При выполнении этой команды управляющая программа организует действия по завершению обработки полета. При этом обрабатываются следующие программные модули: завершения процессов обработки ПИ, контроля временных соотношений, преобразования таблиц в выходной формат, формирования массива результатов обработки полета, инициализации таблиц и блоков.
Модуль завершения процессов обработки ПИ завершает все действия по преобразованию параметров полета и контролю выхода параметров полета за установленные ограничения.
Модуль контроля временных соотношений осуществляет анализ сообщений о событиях полета, записанных в процессе обработки ПИ в таблицу сообщений, и в случае обнаружения нарушений в технологии выполнения полета заносит сообщение о них в таблицу отклонений. Программа преобразования таблиц в выходной формат преобразует реквизиты всех таблиц, входящих в состав массива результатов обработки полета. Затем формируется массив с записью его на магнитный диск. Последним, на данном этапе, управление получает модуль инициализации таблиц и блоков, который приводит очереди, таблицы, управляющие массивы и другие элементы в начальное состояние, при котором ПСУРЗ готова к обработке нового полета.
После завершения обработки полета управляющая программа организует обработку следующего полета, для чего передаст управление модулю идентификации и настройки на его обработку.
После завершения обработки полета управляющая программа организует обработку следующего полета, для чего передаст управление модулю идентификации и настройки на его обработку.
Таким образом, в автоматическом режиме обрабатывается вся ПИ, записанная на МЛ. Обработка ПИ прекращается при обнаружении модулем чтения ПИ ленточной марки или маркера конца магнитной ленты. Обработка ПИ прекращается также в том случае, когда обработаны все полеты, информация о которых была в паспорте к МЛ.
Для обработки ПИ по отдельному полету или части полета в ПСУРЗ существуют специальные режимы работы.
Подсистема формирования и ведения информационной базы
Подсистема обеспечивает формирование и ведение массивов: справочных и управляющих данных, массивов входной основной и выходной информации. Под ведением информационной базы понимается обеспечение хранения и доступа к массивам статистических данных, накопление и своевременное исключение устаревших данных, внесение изменений, контроль за со-
хранностью банка данных. Информационная база построена на основе системы управления информационными массивами, обеспечивающей запись на магнитный диск в специальный библиотечный набор данных массивов произвольной длины и структуры и представляющей широкие возможности работы с этими массивами.
В состав подсистемы входят следующие программные средства:
• комплекс программ создания и ведения массивов тарировочных данных;
• комплекс программ ведения массива сведений об аэропортах;
• программа ввода паспорта к МЛ;
• программа обобщения сведений об отклонениях в технике пилотирования;
• комплекс программ сервисного обслуживания ИБ.
Комплекс программ создания и ведения массивов тарировочных данных выполняет следующие функции:
• форматизацию массивов тарировочных данных;
• ввод и контроль тарировочных таблиц и запись данных в массив;
• редактирование и печать на автоматическом цифровом печатающем устройстве (АЦПУ) массивов тарировочных данных.
Комплекс программ ведения массива сведений об аэропортах предусматривает создание массива сведений об аэропортах; ввод и контроль данных по аэропортам и запись их в массив и редактирование и печать на АЦПУ данных по отдельным аэропортам и всему массиву.
Программа ввода паспорта к МЛ осуществляет ввод и контроль данных из паспорта МЛ, а также формирование и запись на магнитный диск массива паспортных данных.
Программа обобщения сведений об отклонениях в технике пилотирования осуществляет суммирование сведений об отклонениях по каждому пилоту.
Комплекс программ сервисного обслуживания ИБ выполняет корректировку данных в массиве результатов обработки полета, корректировку данных в свободном массиве отклонений в технике пилотирования, а также редактирование и печать на АЦПУ массивов данных.
Подсистема отображения ПИ
Подсистема отображения ПИ предназначена для вывода на АЦПУ и экран алфавитноцифрового дисплея значений параметров полета в виде графиков и таблиц. Источником входной информации является МЛ или специальный файл на магнитном диске, содержащий ПИ по отдельным этапам полета.
Чтение входной информации и выборка значений параметров полета осуществляются на основе описания структуры кадра, хранящегося на магнитном диске.
Формирование выходных документов производится на основе массива описателей выходных документов, занесенного в библиотечный набор данных на магнитном диске. Описатель выходного документа идентифицируется четырехсимвольным шифром и содержит описание формата выходного документа и атрибутов выходных параметров.
Для работы с МЛ в подсистеме существует набор команд управления. Данные команды могут быть заданы в качестве параметров при старте процедуры или в диалоговом режиме. Различают следующие команды управления:
• перемотку МЛ вперед или назад на указанное число минут или секунд почетного времени;
• установку МЛ к началу полета по заданному номеру рейса;
• уточнение состояния, по которому выводится идентифицирующая информация по обрабатываемому блоку ПИ;
• формирование выходных документов, при выполнении которых по списку шифров выходных документов формируются и выводятся на печать графики и таблицы изменения параметров полета.
Для работы с отрезками ПИ, записанными в специальный файл на магнитном диске, имеются различные команды, обеспечивающие выбор необходимого отрезка, вывод информации на экран дисплея или АЦПУ, сервисного обслуживания базы данных. При выводе выходных документов на экран дисплея работа осуществляется в диалоговом режиме с помощью специальных команд, обеспечивающих «сжатие» документа, просмотр документа по частям, «листание» документа вперед или назад и другие функции.
Графики и таблицы, выдаваемые подсистемой без какой-либо дополнительной ручной обработки, пригодны к использованию в качестве отчетных документов
Подсистема формирования и вывода выходных документов
Подсистема предназначена для формирования и вывода выходных документов, содержащих результаты обработки ПИ.
В состав подсистемы входят следующие комплексы программ формирования и печати: оперативных сводок, сводок по обобщенным показателям техники пилотирования, а также сводок по ВС.
Исходной информацией для комплекса программ формирования и печати оперативных сводок является массив результатов обработки полета. Комплекс включает формирование, редактирование и вывод на печать следующих документов (таблиц): информационные сведения о полете, сообщения о событиях полета, отклонения в технике пилотирования, замечания к обработке AT, информация о сбоях в ПИ, карточка обратной связи.
В зависимости от заданного режима на печать могут быть выведены все таблицы или некоторые из них. Формирование и печать выходных документов выполняются как по одному, так и по группе массивов.
Комплекс формирования и печати сводок по обобщенным показателям техники пилотирования использует в качестве исходной информации сводные массивы отклонений в технике пилотирования. Комплекс программ обеспечивает формирование, редактирование и печать на АЦПУ сводной таблицы отклонений в технике пилотирования и сравнительной таблицы отклонений в технике пилотирования. Каждая таблица отклонений может включать данные по одному пилоту, авиационной эскадрилье, летному отряду, объединенному отряду или управлению ГА. Режим выдачи сводок, необходимые разрезы и сечения задаются в качестве параметров при старте процедуры или в диалоговом режиме.
Комплекс программ формирования и печати сводок по ВС использует в качестве исходной информации совокупность массивов результатов обработки полета. Сводки могут выводиться по одному или нескольким ВС за любой промежуток времени.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хамракулов И.В., Зубков Б.В. Эффективность использования полетной информации. - М.: Транспорт, 1991
2. Федеральные Авиационные Правила. Москва, 1997.
3. Жулев В.И., Иванов В.С. Безопасность полетов летательных аппаратов. - М.:Транспорт, 1986.
PRINCIPLES OF CONSTRUCTION AND REALIZATION OF THE SOFTWARE OF SYSTEM OF PROCESSING AND THE ANALYSIS OF THE FLIGHT INFORMATION
Borodin E.S.
In the article technological process of data processing with the detailed définition of all stages, and also formation and a conclusion of the target documents containing results of processing of the flight information have been considered.
Сведения об авторе
Бородин Евгений Сергеевич, 1983 г.р., окончил МГТУ ГА (2004), аспирант МГТУ ГА, автор 4 научных работ, область научных интересов - информационное обеспечение безопасности полетов.
