CC BY
3
doi: 10.36724/2409-5419-2022-15-3-11-19
СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ВОЗДУШНОГО СУДНА ПО ЛОГИСТИЧЕСКИМ МАРШРУТАМ
КОЗЛОВ
Сергей Витальевич 1 КУБАНКОВ
Александр Николаевич 2 ШАБАНОВ
Александр Петрович 3
Сведения об авторах:
к.т.н, с.н.с., руководитель отделения,
Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" РАН, . Москва, Россия, skozlov@ipiran.ru
2 д.в.н., профессор, заведующий кафедрой, Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия, a.n.kubankov@mtuci.ru
АННОТАЦИЯ
Введение: Предметной областью являются логистические процессы в системах технической эксплуатации на предприятиях наукоемких производств электронной, машиностроительной и других отраслей экономики, чьи изделия и их компоненты используются в эксплуатируемых авиационных технических системах и аппаратах. Настоящая работа посвящена исследованию вопросов использования беспилотных воздушных судов в логистических процессах для транспортировки изделий и их компонентов, которым требуется ремонт, техническое обслуживание, модернизация или внедрение новых версий программ и интегральных схем. Цель работы: Для обеспечения непрерывности управления движением воздушного судна в условиях сильного негативного влияния аддитивных помех, мультипликативных возмущений и других противодействующих процессов на отдельных участках в сети логистических маршрутов решается задача о разработке новой модели управления движением воздушного судна. Целеполаганием данной модели является воспроизводство и исполнение в реальном масштабе времени команды о недопущении перерыва в управлении движением воздушного судна, обусловленного негативным влиянием противодействующих процессов. Проведен научно-патентный поиск и определены наиболее близкие к разрабатываемой модели и наукоемкие аналоги. Поиск производился на массиве опубликованных в 2018-2023 годы статей, изобретений, программ для ЭВМ и баз данных, относящихся к исследуемой теме. Научным результатом исследования является разработанная сетевая процессная модель для управления движением воздушного судна в логистических маршрутах, которая обладает новизной и обеспечивает решение поставленной задачи. Главный эффект от применения новой сетевой модели заключается в обеспечении непрерывности управления движением воздушного судна в условиях противодействующих процессов в сети логистических маршрутов. Предлагаемое научно-техническое решение может быть интересным для руководителей предприятий, научных сотрудников и инженеров в других предметных областях, в которых используются логистические процессы и беспилотные транспортные системы.
3 д.т.н., с.н.с., ведущии научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" РАН, Москва, Россия, apshabanov@mail.ru
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: система технической эксплуатации изделий, логистический процесс, управление движением воздушного судна, передача данных
1
Для цитирования: Козлов C.B., КубанковА.Н., ШабановА.П. Сетевая модельдляуправлениядвижением воздушного судна пологистическим маршрутам // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2023. Т. 15. № 3. С. 11-19. doi: 10.36724/2409-5419-2023-15-3-11-19
Введение
Одним из наиболее эффективных инструментов при проведении проектов по производству высокотехнологичных изделий является структурный анализ методов, моделей и объектов интеллектуальной собственности - изобретений, программ для ЭВМ и баз данных, проводимый на основе модуля для принятия решений, построенного по технологии сетевого управления [1]. В настоящем исследовании этот инструмент применён к предметной области по управлению движением воздушных судов в логистических маршрутах систем технической эксплуатации авиастроительных корпораций и их партнеров - предприятий наукоемких производств электронной, машиностроительной и других отраслей экономики, чьи изделия и их компоненты используются в эксплуатируемых авиационных технических системах и аппаратах.
Направление настоящего исследования относится к направлению научно-технологического развития России, в котором решаются задачи по формированию эффективной системы коммуникации в области науки, технологий и внедрения инноваций [2]. В этом направлении существует ряд авторских научно-технических решений для высокотехнологичных и наукоемких производств, которые опубликованы в работах [3-6] и являются заделом для настоящего исследования. Например, инновационное решение, которое создано в исследовательской работе [6], обеспечивает повышенную скрытность факта передачи данных на борт роботизированного объекта и данных контроля в обратном направлении при заданных значениях параметров своевременности представления информации, и является аналогом научно-технического решения, представленного в статье.
Используется терминология, которая присуща документам федеральных проектов «Информационная инфраструктура», «Цифровые технологии», «Цифровое государственное управление», Программа фундаментальных научных исследований в Российской Федерации на долгосрочный период (2021 - 2030 годы), и нормативным документам, относящимся к области беспилотных авиационных систем и логистических процессов. Важными смысловыми технологическими сущностями, которые положены в основание для создания нового научно-технического решения являются следующие сущности.
- Интегрированная логистическая поддержка, как совокупность логистических процессов, осуществляемых Разработчиками изделий авиастроительной промышленности и их партнерами совместно с Эксплуатантами и другими участниками жизненного цикла изделий, и направленных на формирование системы технической эксплуатации, обеспечивающей эффективное использование изделий при приемлемой стоимости их жизненных циклов.
- База данных, в которой размещаются структурированные и взаимосвязанные данные о цифровых моделях, построенных для процесса управления движением воздушного судна в сети логистических маршрутов. Примеры данных: значения параметров Ы\{пЩ, 1=1, 2, ..., М каналов связи между наземными объектами и воздушным судном; команды £[ДС2/(Х /',/)], /-1, 2, ..., М,/=1, 2, ..., С2 управления, предна-
значенные для изменения значений параметров Ы\{пц} в зависимости от уровня негативного влияния противодействующих процессов.
- Сетевое управление, как одна из практик информационных технологий, которая обеспечивает автоматическое воспроизведение управляющего воздействия на бортовой механизм управления движением воздушного судна вследствие изменения значений параметров, записанных в базе данных. Примером такого изменения являются данные об условии Г[ДС2/(/, /,/)]={и(/, 1,/)}, при наступлении которого применяется команда управления, в соответствии с которой изменяются установленные значения параметров М1{пн} на значения М1{п1,*} в соответствии с указанным выше условием. Следствием такого изменения является выполнение операций воздействия на бортовые механизмы управления с целью изменения режима движения, например решение [6], или изменения направления движения в сети логистических маршрутов, например решение [7], или изменения структуры сети логистических маршрутов [8].
В статье, последовательно рассматриваются следующие процессы настоящего исследования.
- Формулирование научной задачи о разработке научно-технического решения и обоснование актуальности его применения в логистических процессах с использованием беспилотных воздушных судов для транспортировки изделий технических систем, которым требуется ремонт, техническое обслуживание, модернизация и внедрение инновационных решений.
- Проведение научно-патентного поиска научно-технических решений, разработанных в 2018 - 2023 гг. в которых используются технологии сетевого управления, производство анализа и определение отличительных функций нового научно-технического решения - сетевой модели управления движением воздушного судна.
Структуризация отличительных функций сетевой модели управления движением воздушного судна.
В заключение приводится оценка научного результата, характеризуется положительные свойства новой модели управления движением беспилотных воздушных судов в логистических процессах систем технической эксплуатации авиастроительных корпораций, в перспективе в других отраслях экономики, государственных сферах.
Постановка задачи. Требования к решению
На основании задела, сформированного в результате проведения исследовательских работ [1, 3-6] по созданию новых инновационных решений с применением технологий сетевого управления, и выбранного направления по исследованию процессов управления движением воздушных судов в логистических маршрутах систем технической эксплуатации авиастроительных корпораций и их партнеров сформулирована научная задача о разработке новой сетевой модели для управления движением беспилотного воздушного судна в сети логистических маршрутов (далее по тексту, модель управления движением). Определены следующее функциональные требования к данной модели.
1. Модель должна обеспечивать воспроизводство и исполнение в реальном масштабе времени команд о недопущении перерыва в управлении движением воздушного судна, обусловленного сильным негативным влиянием аддитивных помех, мультипликативных возмущений и других противодействующих процессов на связь в отдельных участках сети логистических маршрутов
2. Модель должна быть цифровой, размещаться в базе С данных системы технической эксплуатации Разработчика или в базе данных внешнего предприятия-партнера, предоставляющего соответствующие услуги, например в Модуле принятия решений по интеллектуальной поддержке наукоемких производств [1, рис. 2] в составе Цифровой платформы поддержки процессов организационных систем [5, рис. 4].
3. Параметры модели должны быть привязаны к параметрам цифровой карты, включая:
- координаты центров технического обслуживания и промышленных предприятий Разработчиков изделий, складов Эксплуатантов с изделиями, ожидающими транспортировку для проведения ремонта, технического обслуживания, внедрения новых компонентов, замену или утилизацию, площадок и аэродромов для базирования воздушных судов вертолётного и самолётного типов, используемых для транспортировки изделий по назначению;
- информацию дополненной реальности о допустимых и фактических значениях параметров электромагнитного излучения [9] в зонах мониторинга пунктов контроля над внешней средой, установленных в центрах технического обслуживания и промышленных предприятиях Разработчиков изделий, в складах Эксплуатантов и в местах базирования воздушных судов;
4. С целью сокращения времени на создание модели и её промышленного освоения в состав её компонентов могут входить известные научно-технические решения, которые используют технологии сетевого управления.
5. Должен быть произведён научный и патентный поиск таких решений по материалам научных библиотек и патентных ведомств.
Актуальность применения новой модели для управления движением беспилотных воздушных судов в логистических процессах обусловлена поддержкой государства с целью широкого использования и развития этих систем в ближайшей перспективе на основе наукоемких технологий, включая сквозные информационные технологии [10]. Это подтверждается следующими факторами.
1. Новым концептуальным подходом к интеграции беспилотных воздушных судов в единое воздушное пространство Российской Федерации [11] в 3 этапа - организационный в 2023 г., технологический - до 2027 г. и цифровой - до 2030 г.
2. Государственной поддержкой развития авиатранспортной отрасли Российской Федерации до 2030 г., в части разработки, испытаний и внедрения цифровых инноваций для проектирования, промышленного изготовления и эксплуатации беспилотных воздушных судов, аттестации, логистических услуг и обслуживания (http://government.ru/docs/all/141773/, http://government.ru/docs/all/139820/).
3. Созданием и поэтапной корректировкой в 2013 - 2020 годах Федерального государственного образовательного
стандарта среднего профессионального образования по специальности «Эксплуатация беспилотных авиационных систем» для подготовки специалистов в отраслях экономики, сферах безопасности и государственного управления (https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_210830/).
4. Необходимостью технологического обеспечения методологии для комплексного транспортного планирования на глобальном, национальном и региональном уровнях, в особенности на территориях с меняющейся геополитической обстановкой, и тем самым повышением востребованности транспортныхуслуг, управления цепочками поставок [12].
5. Тенденциями к росту числа технических изделий, которым требуется ремонт, а также к росту числа научно-прикладных и технических решений, следствием которых является рост числа новых или усовершенствованных, в том числе эксплуатируемых, изделий и их компонентов. Данные тенденции способствуют росту логистических услуг и обусловлены следующими обстоятельствами:
- повторяющимися нештатными ситуациями в работе изделий, что свидетельствуют о наличии в них скрытых проблем;
- отставанием технических решений (изобретений, программ для ЭВМ, баз данных, топологий интегральных микросхем, решений "ноу-хау"), лежащих в основе функционирования транспортируемого изделия, от мировых аналогов, что может привести к отставанию от конкурентов в предпринимательстве и в сферах государственного управления;
- недостаточной автоматизацией действий, выполняемых с транспортируемым изделием, что увеличивает или срывает сроки выполнения соответствующего технологического или управляющего процессов.
Использование новой модели для управления движением беспилотных воздушных судов, в принципе является экономичной процедурой для логистических процессов в системах технической эксплуатации авиастроительных корпораций, например [13, 14]. Это обусловлено тем, что эти корпорации:
- обладают большим числом центров технического обслуживания и промышленных предприятий по производству изделий и компонентов для авиационной техники;
- имеют многочисленные взаимные договорными обязательства с партнерами в области производства и технической эксплуатации изделий, которые используются на борту воздушных судов и в службах по их техническому информационному, навигационному обслуживанию, которые предназначены для обеспечения других видов деятельности, осуществляемой с помощью авиационной техники.
Данные обстоятельства указывают на то, что объем технических изделий в организационных системах авиастроительной промышленности и их партнеров, является достаточным с точки зрения окупаемости финансовых средств, выделяемых для транспортировки изделий, которые эти же организационные системы и произвели, и будут осуществлять их ремонт, техническое обслуживание, модернизацию и замену в них программ и интегральных схем.
В течение ближайших лет новая модель управления движением воздушных судов способна обеспечить повышение эффективности технической эксплуатации для предприятий и других отраслей экономики.
Эффект достигается за счет сокращения времени и стоимости выполнения логистических процессов с применением беспилотных воздушных судов.
В перспективе применение представленной модели можно ожидать в области управления беспилотными воздушными судами в режиме их автономного движения в сети логистических маршрутов.
Научный и патентный поиск инновационных решений с сетевым управлением
Основным, принципиальным требованием, которое предъявляется к перспективному научно-техническому решению мирового уровня, что соответствует патенту на изобретение, является его новизна, полезность для области применения и реализуемость на практике (https://wwwl.fips.ru/about/tspti-tsentr-podderzhki-tekhnologiy-i-innovatsii/perspektivnye-izobreteniya.php?sphrase_id=647).
Ориентируясь на это утверждение проведен научный и патентный поиск инновационных технических решений, сведения о которых опубликованы в 2018 - 2022 годах, и в которых используются технологии сетевого управления с применением баз данных, структурированных по семантическим признакам взаимосвязанных сущностей.
Задачей поиска являлось определение научных и технических решений, которые можно использовать в составе новой модели управления движением воздушного судна или использовать в качестве аналогов для создания новых автоматизированных функций и средств для их реализации в составе этой модели. Такой подход позволяет сократить время на разработку данной модели, сосредоточив при этом внимание на реализацию ее отличительных свойств.
Поиск проводился в разделах международных баз данных - «Information Systems», «Computer Networks and Communications», «Electrical and Electronic Engineering», «Cognitive Neuroscience», и в разделах российских баз данных - «Информатика», «Автоматика и Вычислительная техника», «Организация и Управление». В качестве ключевых слов использованы названия основных сущностей, которые задействуются при использовании технологий сетевого управления, соответственно - «network», «engineering», «neuroscience», «информационная система», «программа», «обработка данных», «процесс», «сеть».
Основные источники информации, использованные при поиске:
- Федеральный институт промышленной собственности (https://wwwl.fips.ru) с массивом данных на условиях поиска публикаций об изобретениях, полезных моделях, программах для ЭВМ, базах данных;
- Электронная научная библиотека (https://elibrary.ru/) с массивом данных на условиях поиска публикаций о научных статьях, монографиях, материалах конференций, диссертаций, отчетов, патентов;
- База данных «Scopus» о научных публикациях (https://www.scopus.com/home.uri) с массивом данных на условиях поиска.
В результате проведения научно-патентного поиска отобраны публикации о научно-технических решениях, которые
достаточно близки к исследуемой теме. Примеры таких публикаций:
- научные публикации о методах, моделях и инновационных решениях, относящихся к логистическим процессам с применением беспилотных авиационных систем [15, 16], к элементам беспилотных авиационных систем [17-19], к технологиям управления процессами, большими данными и жизненным циклом изделий [20-24], к разработке инновационных решений на основе цифровых платформ коллективного пользования [25-27], к формированию маршрутов [28], мониторингу, контролю и оценки уровней электромагнитного излучения [29, 30];
- описания патентов на изобретения [31-35] и программ для ЭВМ, баз данных [36-40].
На основании проведенного анализа известных научных и технических решений определен методический подход к процессу комплексного структурирования в новой модели управления движением воздушного судна известных и новых функций и средств для их реализации.
Суть методического подхода к исследованию отражает следующее утверждение:
«Не изобретай, что уже изобретено» - концентрация усилий создателей инновационного решения на выполнении работ по построению новых функций и на использовании данных о значениях параметров которые присущи при выполнении известных функций
Такой подход обеспечивает сокращение сроков Т„огк и расходов 8„огк при выполнении работ по построению модели управления движением воздушного судна, по созданию на основе модели инновационного научно-технического решения и по внедрению его в инфраструктуры предприятий-заказчиков проекта:
^ * Тм!огк * ^м!огк-
Модель для управления движением воздушного судна
Новая модель для управления движением разработана как типовое решение. При внедрении модели в инфраструктуру конкретной системы технической эксплуатации типовое решение должно быть адаптировано под потребности этой системы с его привязкой к системам навигации, компьютерного зрения и другим системам, в которых воспроизводятся процессы передачи данных с наземных объектов на борт воздушного судна и обратно.
Применяя указанный выше методический подход к процессу комплексного построения новой модели, определена её следующая функциональная структура.
На этапе подготовки воздушного судна к транспортировке изделий.
Электронная модель для управления движением воздушного судна создается на основе цифровой карты в базе С данных, размещенной в инфраструктуре системы технической эксплуатации Разработчика. При этом выполняют следующие функции.
1. ^(С0, С\, Съц С4) - в цифровой карте маркируют координаты местоположения:
- склада (складов) Со изделий Эксплуатанта, которым требуется транспортировка;
- вычислительного комплекса, в котором размещена база С данных;
- центров технического обслуживания и промышленных предприятий Сз,- Разработчика, в которых размещены пункты Сг/ контроля над внешней средой, предназначенные для мониторинга состояния электромагнитного излучения;
- беспилотного воздушного судна С4{^4}, предназначенного для транспортировки изделий с параметрами Ыа={па,}.
Технические решения для реализации функции ^(Со, С1, Сз,-, С4) общеизвестны и не требуют выполнения сложных операций.
2. ^г(Со, Сь Сз,-, С4,, С5,-) - на основании данных о местоположении объектов (Со, С1, Сз,, С4,) и данных о закреплении изделий Сз{п5,} для технического обслуживания за конкретными центрами и промышленными предприятиями Сз{даз,} в цифровой карте формируют сеть Сб{пб,} логистических маршрутов для доставки изделий со склада Со в предназначенные для них центры технического обслуживания и промышленные предприятия Сз,: Сз{пз,} П С5{пб,} ^ Сб{п5,}.
Технические решения для реализации функции ^(Со, С1, Сз,, С4,, С5,) известны, например [41, 42].
3. ^з(С4{п4,}) - в разделе цифровой карты с координатами местоположения воздушного судна размещают данные дополненной реальности, которые привязаны к интервалу времени ДТо подготовки воздушного судна к транспортировке изделий, включая данные:
- о значении параметров Щ{пц}, 1=1, 2, ..., N каналов связи в зонах ДСг/ мониторинга пунктов Су контроля, при этом значения параметров Ыу{п\,} определяются в зависимости от значений параметров Ыг/(ДТо/,{|пг/|}) электромагнитных излучений и других противодействующих процессов и явлений, мониторинг которых производился в интервале времени ДТо,- подготовки воздушного судна к движению по маршруту для каждой зоны ДСг/ мониторинга;
- о командах ¿'[ДСгД I,/)], 1=1, 2, ..., Ы\/=\, 2, ..., С2, управления, предназначенные для изменения параметров каналов связи во время транспортировки воздушным судном изделий в зависимости от степени негативного влияния противодействующих процессов.
Во время транспортировки изделий инициация команд управления на борту воздушного судна осуществляется при изменении значений параметров М{пн} канала связи, что происходит вследствие поступления на борт судна управляющих воздействий от пунктов Су контроля над внешней средой при возникновении таких уровней влияния противодействующих процессов в зонах ДСг/ их мониторинга, которые не были предусмотрены в интервале времени ДТо подготовки воздушного судна к транспортировке изделий.
4. FA{C2j, Сз,) - в цифровой карте маркируют координаты местоположения каждого пункта С2/ контроля над внешней средой, как координаты того центра технического обслуживания или промышленного предприятия Сз,, в котором они размещаются, и определяют зоны ДСг/ для мониторинга внешней среды. В пунктах С2/ контроля над внешней средой размещают:
- устройства контроля значений параметров Щ{п2/} внешних электромагнитных излучений и других противодействующих процессов в зонах ДС/
- устройства трансформации этих значений параметров в данные;
- устройства обработки данных о значениях параметров
Ыу{П2/}.
Структурированные данные о значениях параметров Щ{п2]} записывают, как дополненную реальность, в соответствующие разделы С/ цифровой карты.
5. F5(C2j, С4) - в разделах цифровой карты, в которых размещены координаты местоположения пунктов С/ контроля, размещают данные дополненной реальности, которые привязаны к интервалу времени ДТо подготовки воздушного судна ктранспортировке изделий, включая следующие данные:
- о значении параметров Щ{пуг}, 1=1, 2, ..., Ы/ каналов связи в зонах ДСг/ мониторинга пунктов С2/ контроля;
- о значении параметров Ы2/{п2/,} внешних электромагнитных излучений и других противодействующих процессов в зонах ДСг/ мониторинга пунктов С2/ контроля;
- о командах ^[ДСгД ,,/)], 1=1, 2, ..., N¿,/=1, 2, ..., С2, управления, предназначенные для изменения режимов в каналах связи во время транспортировки воздушным судном изделий в зависимости от степени негативного влияния противодействующих процессов в зонах ДСг/ мониторинга пунктов С2/ контроля;
- об условиях 7[ДСг/(/, 1,/)]={иу, I, /)}, при наступлении которых применяются команды ^ДСг/Х /)] управления.
6. Fв{C2j) - В пунктах С2/ контроля размещают программу для управления движением и устройства для ее реализации, которые обеспечивают автоматическое выполнение функций по управлению движением на этапе транспортировки изделий.
7. F^{C\, С2/, С4) - Записывают копии разделов цифровой карты, которые содержат:
- данные о реальных значениях параметров и данные дополненной реальности для пунктов Сг/ контроля;
- данные о реальных значениях параметров и данные дополненной реальности воздушного судна С4 из состава беспилотной авиационной системы в его бортовой вычислительный комплекс.
8. Fg(C-^, С2/, С4) - Производят привязку - обеспечивают технологическое взаимодействие:
- разделов базы данных, которые размещены в пунктах Сг/ контроля, с устройствами для реализации программы управления движением, устройствами передачи данных и связи из состава линии управления и контроля, которые размещены в этих станциях;
- раздела базы С1 данных, который размещен в вычислительном комплексе воздушного судна С4, с устройствами передачи данных и связи из состава линии управления и контроля, устройствами и программами для управления движением, которые размещены в этом судне.
На этапе транспортировки изделии воздушным судном.
Выполняют следующие функции по управлению движением воздушного судна.
Fg (Сь С2/,) - В зонах ДСг/ мониторинга и пунктов Сг/ контроля с помощью средств контроля и обработки данных воспроизводят следующие операции:
- регламентируемый и периодический, через интервал времени ДТ/, мониторинг значений параметров Щ{п2/} внешних электромагнитных излучений и других противодействующих процессов;
- трансформация фактических значений параметров N2j{n2j} в данные и размещение этих данных в разделах цифровой карты в соответствующих C2;
- сравнительный анализ данных мониторинга о фактических значениях параметров N2j{n2j}, полученных в интервале времени Д7}, и данных мониторинга о фактических значениях этих параметров, установленных при подготовке воздушного судна к транспортировке изделий в интервале времени ATo, при котором
Vj ^N2j{ATJ,{\n2,\})-N2j{AT0j,{\n2,\}) = AN2,(AT„{|n2,|});
If(ATj, |n2j|) > (AT0j, N) П AN2j(ATj,{\n2j\} > A\n2j\, Then ^ Fio(Ci, C2j), Else ^ F9 (Ci, C2j,), где A|w2j|) - критерии отклонения.
Fio(Ci, C2j) - формирование в соответствующем пункте C2j-контроля команды S[AC2j(t, i, j)] управления, предназначенной для изменения режима канала связи с воздушным судном, которое в интервале времени Д7) осуществляет транспортировку изделий, находясь в зоне AC2j- мониторинга. При этом:
- если в сети логических маршрутов движение воздушного судна должно происходить через зону AC2j мониторинга, в которой не зафиксировано сильное влияние противодействующих процессов, то формируется команда управления, следствием выполнения которой является продолжение движения воздушного судна по маршруту, исключающему движение через зону мониторинга, подверженной сильному негативному влиянию противодействующих процессов, например для этого можно использовать техническое решение [7];
- если воздушное судно находится в зоне AC2j мониторинга, именно в которой зафиксировано сильное влияние противодействующих процессов, то формируется команда управления, следствием выполнения которой является установление режима канала связи, при котором на борт судна передаются только команды управления движением, реализации которых осуществляется, например в соответствии с инновационными техническими решениями [43, 44]. Отличительной чертой этих решений является обеспечение безусловной скрытности факта передачи данных в канале связи.
С помощью данных команд управления осуществляется переход воздушного судна на обходной маршрут или продолжается его движение в прежнем маршруте, но возможностями передачи данных только о командах управления движением на борт судна и в обратном направлении данных об исполнении этих команд.
Заключение
Проведено исследование об использовании беспилотных воздушных судов в логистических процессах по транспортировке изделий технических систем со складов их Эксплуатан-тов в центры технического обслуживания и промышленные предприятия Разработчиков этих изделий. Целью транспортировки изделий является проведение технического обслуживания, ремонта, модернизации изделий и внедрение в изделия новых компонентов. В качестве примера Разработчиков рассматриваются авиастроительные корпорации.
На массиве научных статей, патентов на изобретения, свидетельств о регистрации программ для ЭВМ и баз данных, использующих технологии сетевого управления, проведён
сравнительный анализ выборок из этих публикаций, которые можно использовать при создании новых научно-технических решений по управлению движением беспилотного воздушного судна, осуществляющего транспортировку изделий в сети логистических маршрутов.
Решена научная задача о создании нового научно-технического решения для процесса управления движением воздушного судна при транспортировке изделий. Особое внимание при разработке нового решения уделено технологиям сетевого управления и базам данных, построенных на структурировании взаимосвязанных семантических сущностей в предметной области.
Научным результатом исследования является новая сетевая модель для управления движением воздушного судна в сети логистических маршрутов. В состав модели вошли десять новых функций на подготовительном этапе и на этапе транспортировки в жизненном цикле процесса управления движением.
Главным эффектом от использования новой модели является обеспечение непрерывности управления движением воздушного судна в условиях сильного негативного влияния аддитивных помех, мультипликативных возмущений и других противодействующих процессов. Эффект достигается за счет свойства новой модели по своевременному предотвращению негативного влияния на параметры каналов связи между наземными объектами и воздушным судном при его движении в сети логистических маршрутов.
Применение новой модели в системах технической эксплуатации авиастроительных корпораций, в перспективе и в других отраслях экономики и сферах государственного управления, позволит сократить время воспроизводства логистических процессов и снизить стоимость логистических работ.
Литература
1. Козлов С.В., Кубанков А.Н., Шабанов А.П. Модуль принятия решений по интеллектуальной поддержке наукоемких производств II Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2022. №2 (14). С. 36-43. DOI: 10.36724/2409-5419-2022-14-2-36-43. -EDN: SVLJXL.
2. Strategy of scientific and technological development of the Russian Federation. Decree of the President of the Russian Federation No. 143 dated March 15, 2021, related to changes in the Strategy. Official Internet portal of legal information [Electronic resource], 2021. http://www.kremlin.ru/acts/bank/46506 .
3. Kozlov S.V., Kubankov A.N., Shabanov A.P. Software-Defined Networking Model for Unmanned Systems Projects. Wave Electronics and Its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF-2022). 2022. Vol. 5. No. 1, pp. 234-239. IEEE. DOI: 10.1109/WECONF55058.2022.9803556.
4. Kozlov S.V., Kubankov A.N., Shabanov A.P. On the Transformation of Research Data Transmission Processes in the Digital Platform. Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF 2021). 2021, pp. 20809673. DOI: 10.1109/WECONF51603.2021.9470757.
5. Kozlov S.V., Kubankov A.N., Shabanov A.P. On the role of the semantic knowledge model in ensuring the stability ofreproduction of data transmission processes. Wave electronics and its application in information and telecommunication systems (WECONF 2020). 2020, pp. 9131521. DOI: 10.1109/WECONF48837.2020.913152.
6. Kozlov S.V., Kubankov A.N., Shabanov A.P. Innovations in control systems of actions of robotic objects in the field of emergency response. Wave electronics and its application in information and telecommunication systems (WECONF 2019). 2019, pp. 18994090. DOI: 10.1109/WE-CONF.2019.8840139.
7. Василъченко A.C. Методики повышения устойчивости маршрутного управления беспилотным летательным аппаратом в условиях применения средств огневого и радиоэлектронного поражения II Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2020. № 13. С. 89-98. EDN LQULAW
8. Madera A.G. Modeling and optimization of business processes and process systems under conditions of uncertainty. Business Informatics. 2017. No. 4(42), pp. 74-82. DOI: 10.17323/1998-0663.2017.4.74.82. EDN YUOFLO.
9. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. М.: Связьиздат, 1963. 320 с. https://search.rsl.ru/ru/record/01006199520.
10. Селиванов А.В., Вашлаев И.И., Михайлов А.Г. Управление параметрами транспортной логистики в структуре консалтингового логистического центра II Инновационные транспортные системы и технологии. 2022. № 2 (8). С. 70-91. DOI: 10.17816/transsyst20228270-91. EDN QCMMXS.
11. Концепция интеграции беспилотных летательных аппаратов в единое воздушное пространство Российской Федерации II Постановление Правительства Российской Федерации № 2806-р от 5 октября 2021. http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202110110022.
12. ЛяшенкоА.Н. Математическая модель принятия решений на нечетком множестве данных в сфере логистики II Автоматика на транспорте. 2022. № 2 (8). С. 188-197. DOI: 10.20295/2412-91862022-8-2-188-197. EDN QOSJLY.
13. Вертолёты России - Национальный центр вертолетостроения имени М.Л. Миля и Н.И. Камова. 2023. https://rhc.aero/structure/nhc.
14. Объединенная авиастроительная корпорация (OAK). 2023. https://www.uacrussia.ru/ru/.
15. Палагин Ю.И., Зверева А.С. Планирование маршрутов доставки грузов беспилотными летательными аппаратами II Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. 2022. № 8. С. 26-31. DOI: 10.36535/0236-1914-2022-08-4. -EDN ATGHUI.
16. Горелова А.А., Костин А.С. Исследование законодательной базы использования беспилотных авиационных систем II Системный анализ и логистика. 2021. № 4(30). С. 122-129. DOI: 10.31799/2077-5687-2021-4-122-129. EDNDBSBDC.
17. Вишняков В.А. Технология (вариант) использования БПЛ для совершенствования услуг почтовой связи в Республике Беларусь II Проблемы инфокоммуникаций. 2017. № 2(6). С. 22-28. EDN XSFIWL.
18. Агеев A.M., Бондарев, В.В., Проценко В.Г. Обоснование выбора источников излучения для системы технического зрения в задаче автоматической посадки беспилотных летательных аппаратов II Компьютерная оптика. 2022. № 2 (46). С. 239-245. DOI: Ю.18287/2412-6179-СО-875. EDN RCPJGR.
19. Исраелян Г.М., Назаров А.А., Гаранин Е.О. Синтез и применение многоуровневой архитектуры системы управления узлами беспилотного ТС II Экстремальная робототехника. 2022. № 1 (1). С. 98-108. EDNNNCAYE.
20. Первушина Н.А., Фролова А.Д. Разработка адаптивной системы стабилизации для беспилотного летательного аппарата самолетного типа II Проблемы управления. 2022. № 5. С. 3-15. DOI: 10.25728/pu.2022.5.1. EDNQYNWHO.
21. Виноградов Е.А. Ключевые технологии связи для поддержки систем управления движением гражданских беспилотных летательных аппаратов (обзор зарубежной литературы) II Научный вестник МГТУ ГА. 2021. № 2 (24). С. 70-92. DOI: 10.26467/2079-0619-202124-2-70-92. EDNKBYFRT.
22. Shao G., Latif H., Martin C., Denno P. Standards-based integration of advanced process control and optimization. Journal of Industrial Information Integration. 2019. Vol. 13, pp. 1-12. https://doi.Org/10.1016/j.jii.2018.ll.006.
23. Semenov V., Ilyin D., Morozov S., Tarlapan O. Effective consistency management for large-scale product data. Journal of Industrial Information Integration. 2019. Vol. 13, pp. 13-21. https://doi.Org/10.1016/j.jii.2018.ll.006.
24. Morshedzadeh I., Ng A. H. C., Jeusfeld M Managing manufacturing data and information in product lifecycle management systems considering changes and revisions. International Journal of Product Eifecycle Management. 2021. Vol. 13. No. 3. Pp. 244-264. DOI: 10.1504/LJPLM.2021.118041.
25. Asikainen A.-L., Mangiarotti G. Open innovation and growth in IT sector. Service Business. 2017. Vol. 11, pp. 45-68. DOI:10.1007/sll628-015-0301-2.
26. Auemhammer J., Bernard R. The origin and evolution of Stanford University's design thinking: From product design to design thinking in innovation management. Journal of Product Innovation Management. 2021. Vol. 38, pp. 623-644. D01:10.1111/jpim.l2594.
27. Lattemann C., Siemon D., Dorawa D, Redlich B. Digitization of the design thinking process solving problems with geographically dispersed teams. Proc. Design User Experience and Usability: Theory Methodology and Management. DUXU: 2017. Vol. 10288, pp. 71-88. DOI:10.1007/978-3-319-58634-2_6.
28. Rastegaev G.I. Improving the Quality of Analysis and Evaluation of the Communication Performance of the Command-and-Control Data Tink of an Unmanned Aerial Vehicle Based on the Results of Flight Tests. Systems of Control, Communication and Security. 2022. No. 4, pp. 103136. DOI: 10.24412/2410-9916-2022-4-103-136. (InRussian)
29. Кизима C.B., Руденкова Е.Г. Оценка состояния электромагнитной обстановки и контроль качества условий распространения и приема радиосигналов II Электросвязь. 2020. № 7. С. 44-50. DOI: 10.34832/EFSV.2020.8.7.006.-EDNMTPRTZ.
30. Kudryakov S.A., Rubtsov E.A., Belyaev S.A. et al. Analysis of different range data links for command, control and communications with unmanned aircraft. Proceedings of Saint Petersburg Electrotechnical University. 2019. No. 1, pp. 31-38.
31. Патент № 2764389 CI. Российская Федерация. МПК G06F 17/15 (2021.08), 2022.
32. Патент № 2789153 С1. Российская Федерация. МПК B60F 15/20(2006.01), 2022.
33. Патент № 2780541 С1. Российская Федерация. МПК G08G 5/04 (2022.05), 2022.
34. Патент № 2784884 С1. Российская Федерация. МПК G05D 1/08(2006.01), 2022.
35. Патент № 2767605 С1. Российская Федерация. МПК Н04В 7/26(2006.01), 2022.
36. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2022612779. Российская Федерация, 2022.
37. Свидетельство о регистрации базы данных № 2022621234. Российская Федерация, 2022.
38. Свидетельство о регистрации базы данных № 2022622327. Российская Федерация, 2022.
39. Пшеничников А.В. Интегральная модель радиолинии в конфликтной ситуации II Информация и космос. 2016. № 4. С. 39-45. -EDNXHFNAV.
40. Патент № 2749990 С1. Российская Федерация. СПК G05D 1/08(2020.08), 2021.
41. Патент № 2751367 С1. Российская Федерация. СПК G05D 1/00(2021.02), 2021.
42. Патент № 2638732 С1. Российская Федерация. МПКС G06F 7/76, 2017.
43. Патент № 2640332 С1. Российская Федерация. МПК G05B 19/02,2017.
THE NETWORK MODEL FOR CONTROLLING THE MOVEMENT OF AN AIRCRAFT ALONG LOGISTICS ROUTES
SERGEY V. KOZLOV
Moscow, Russia, kozlov@ipiran.ru
ALEXANDER N. KUBANKOV
Moscow, Russia, a.n.kubankov@mtuci.ru
KEYWORDS: system of technical operation of items, logistics process, aircraft movement control, data transmission.
ALEXANDER P. SHABANOV
Moscow, Russia, apshabanov@mail.ru
ABSTRACT
Introduction: The subject area is logistics processes in technical operation systems at enterprises of high-tech industries of electronic, machine-building and other sectors of the economy, whose items and their components are used in operational aviation technical systems and apparatuses. This work is devoted to the research of the use of unmanned aircraft in logistics processes for the transportation of items and their components that require repair, maintenance, modernization or the introduction of new versions of programs and integrated circuits. The purpose of the work: To ensure the continuity of aircraft movement control in conditions of strong negative influence of additive interference, multiplicative disturbances and other counteracting processes in certain sections of the logistics route network, the task of developing the novel model of aircraft movement control is being solved. The goal-setting of this model is the reproduction and execution in real time of the command to pre-
vent a break in the control of the movement of the aircraft due to the negative influence of counteracting processes. A scientific patent search was carried out and the closest to the developed model and high-tech analogues were identified. The search was performed on an array of articles, inventions, computer programs and databases published in 2018-2023 related to the topic under research. The scientific result of the research is the developed network process model for controlling the movement of an aircraft in logistics routes, which has a novelty and provides a solution to the task. The main effect of the application of the novel network model is to ensure the continuity of aircraft movement control in the conditions of counteracting processes in the network of logistics routes. The proposed scientific and technical solution may be of interest to managers of enterprises, researchers and engineers in other subject areas in which logistics processes and unmanned transport systems are used.
REFERENCES
1. S.V. Kozlov, A.N. Kubankov, A.P. Shabanov (2022). Decision-making module for intellectual support of high-tech industries. H&ES Research. Vol. 14. No. 2, pp. 36-43. DOI: 10.36724/2409&5419&2022&14&2&36&43 (In Russian)
2. Strategy of scientific and technological development of the Russian Federation. Decree of the President of the Russian Federation No. 143 dated March 15, 2021, related to changes in the Strategy. Official Internet portal of legal information [Electronic resource], 2021. http://www.kremlin.ru/acts/bank/46506 .
3. S.V. Kozlov, A.N. Kubankov, A.P. Shabanov (2022). Software-Defined Networking Model for Unmanned Systems Projects. Wave Electronics and Its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF-2022). Vol. 5. No. 1, pp. 234-239. DOI: 10.1109/WEC0NF55058.2022.9803556.
4. S.V. Kozlov, A.N. Kubankov, A.P. Shabanov (2021). On the Transformation of Research Data Transmission Processes in the Digital Platform. Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF 2021), pp. 20809673. DOI: 10.1109/WECONF51603.2021.9470757.
5. S.V. Kozlov, A.N. Kubankov, A.P. Shabanov (2020). On the role of the semantic knowledge model in ensuring the stability of reproduction of data transmission processes. Wave electronics and its application in information and telecommunication systems (WECONF 2020), pp. 9131521. DOI: 10.1109/WECONF48837.2020.913152.
6. S.V. Kozlov, A.N. Kubankov, A.P. Shabanov (2019). Innovations in control systems of actions of robotic objects in the field of emergency response. Wave electronics and its application in information and telecommunication systems (WECONF 2019), pp. 18994090. DOI: 10.1109/WECONF.2019.8840139.
7. A.S. Vasilchenko (2020). Unmanned aerial vehicle route control stability increasing methods under conditions of fire damage means
and radioelectronic weapons application. Vozdushno-Kosmicheskie sili. No. 13, pp. 89-98. (In Russian)
8. A.G. Madera (2017). Modeling and optimization of business processes and process systems under conditions of uncertainty. Business Informatics. Vol. 42. No. 4, pp. 74-82. DOI: 10.17323/19980663.2017.4.74.82.
9. A.G. Zuko (1963). Noise immunity and efficiency of communication systems. Moscow: Svjazizdat. 320 p. https://search.rsl.ru/ru/record/01006199520. (In Russian)
10. A.V Selivanov, I.I. Vashlaev, A.G. Mikhaylov (2022). Management of transport logistics parameters in the structure of the logistics consulting center. Modern Transportation Systems and Technologies. Vol. 8. No. 2, pp. 70-91. DOI: 10.17816/transsyst20228270-91. (In Russian)
11. The Concept of integration of unmanned aircraft into the unified airspace of the Russian Federation. Decree of the Government of the Russian Federation No. 2806-r of October 5, 2021. Official Internet portal of legal information [Electronic resource]. 2021. http://publica-tion.pravo.gov.ru/Document/View/0001202110110022. (In Russian).
12. A.N. Lyashenko (2022). Mathematical Model of Decision-Making on Data Fuzzy Set in Logistics Field. Transport Automation Research. Vol. 8. No. 2, Pp. 188-197. DOI: 10.20295/2412-91862022-8-02-188-197. (In Russian)
13. M.L. Mil, N.I. Kamov (2023). Russian Helicopters - National Helicopter Building Center. Official Internet portal of legal information [Electronic resource]. https://rhc.aero/structure/nhc. (In Russian)
14. United Aircraft Corporation (UAC). Official Internet portal of legal information [Electronic resource]. 2023. https://www.uacrussia.ru/ru/. (In Russian)
15. Yu.I . Palagin, A.S. Zvereva (2022). Planning of cargo delivery routes by unmanned aerial vehicles. Transport: Science, Equipment, Management. Scientific Information Collection. No. 8, pp. 26-31. DOI:
10.36535/0236-1914-2022-08-4. (In Russian)
16. A.A. Gorelova, A.S. Kostin (2021). Research of the legislative base for the use of unmanned aircraft systems. System Analysis and Logistics. Vol. 30. No. 4, pp. 122-129. DOI: 10.31799/2077-56872021-4-122-129. (In Russian)
17. V.A. Vishnyakov (2017). Technology (variant) of using UAVs to improve postal services in the Republic of Belarus. Problems of Infocommunications. Vol. 6. No. 2, pp. 22-28. (In Russian)
18. A.M. Ageev, V.G. Bondarev, V.V. Protsenko (2022). Justification of the choice of radiation sources for a computer vision system in the problem of automatic landing of unmanned aerial vehicles. Computer Optics. Vol. 2. No. 46, pp. 239-245. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-875. (In Russian)
19. G.M.Israelyan, A.A. Nazarov, E.O. Garanin (2022). Synthesis and application of multilevel architecture of the control system of unmanned vehicle nodes. Extreme robotics. Vol. 1. No. 1, pp. 98-108. (In Russian)
20. N.A. Pervushina, A.D. Frolova (2022). Designing an adaptive stabilizing system for an unmanned aerial vehicle. Problemy Upravlenia. No. 5, pp. 3-15. DOI: 10.25728/pu.2022.5.1. (In Russian)
21. E.A. Vinogradov (2021). Key wireless communication technologies to support traffic management systems of unmanned aerial vehicles for civil application (review of foreign literature). Scientific Bulletin of the Moscow State Technical University of Civil Aviation. Vol. 24. No. 2, pp. 70-92. DOI: 10.26467/2079-0619-2021-24-2-70-92. (In Russian)
22. G. Shao, H. Latif, C. Martin, P. Denno (2018). Standards-based integration of advanced process control and optimization. Journal of Industrial Information Integration. Vol. 13, pp. 1-12. https://doi.org/10.1016/j.jii.2018.11.006.
23. V. Semenov, D. Ilyin, S. Morozov, O. Tarlapan (2019). Effective consistency management for large-scale product data. Journal of Industrial Information Integration. Vol. 13, pp. 13-21. https://doi.org/10.1016/j.jii.2018.11.006.
24. I. Morshedzadeh, Ng A. H. C., M. Jeusfeld (2021). Managing manufacturing data and information in product lifecycle management systems considering changes and revisions. International Journal of Product Lifecycle Management. Vol. 13. No. 3, pp. 244-264. DOI: 10.1504/IJPLM.2021.118041.
25. A.-L. Asikainen, G. Mangiarotti (2017). Open innovation and growth in IT sector. Service Business. Vol. 11, pp. 45-68. DOI:10.1007/s11628-015-0301-2.
26. J. Auemhammer, R. Bernard (2021). The origin and evolution of Stanford University's design thinking: From product design to design thinking in innovation management. Journal of Product Innovation Management. Vol. 38, pp. 623-644. DQI:10.1111/jpim.12594.
AVIATION, SPACE-ROCKET HARDWARE
27. C. Lattemann, D. Siemon, D. Dorawa, B. Redlich (2017). Digitization of the design thinking process solving problems with geographically dispersed teams. Proc. Design User Experience and Usability: Theory Methodology and Management. DUXU: Vol. 10288, pp. 71-88. DOI:10.1007/978-3-319-58634-2_6.
28. G.I. Rastegaev (2022). Improving the Quality of Analysis and Evaluation of the Communication Performance of the Command-and-Control Data Link of an Unmanned Aerial Vehicle Based on the Results of Flight Tests. Systems of Control, Communication and Security. No. 4, pp. 103-136. DOI: 10.24412/2410-9916-2022-4-103-136. (In Russian)
29. S.V. Kizima, E.G. Rudenkova (2020). Assessment of the electromagnetic environment of the monitoring of signal propagation and reception conditions. Electrosvyaz Magazine. No. 7, pp. 44-50. DOI: 10.34832/ELSV.2020.8.7.006. (In Russian)
30. S.A. Kudryakov, E.A. Rubtsov, S.A. Belyaev et al. (2019). Analysis of different range data links for command, control and communications with unmanned aircraft. Proceedings of Saint Petersburg Electrotechnical University. No. 1, pp. 31-38. (In Russian)
31. Patent No. 2764389 C1 Russian Federation, MPC G06F 17/15 (2021.08), 2022.
32. Patent No. 2789153 C1 Russian Federation, MPC B60L 15/20 (2006.01), 2022.
33. Patent No. 2780541 C1 Russian Federation, MPC G08G 5/04 (2022.05), 2022.
34. Patent No. 2784884 C1 Russian Federation, MPC G05D 1/08 (2006.01), 2022.
35. Patent No. 2767605 C1 Russian Federation, MPC H04B 7/26 (2006.01), 2022.
36. Certificate of state registration of a computer program No. 2022610460 Russian Federation, 2022.
37. Certificate of state registration of a computer program No. 2022612779 Russian Federation, 2022.
38. Certificate of state registration of the database No. 2022621234 Russian Federation, 2022.
39. Certificate of state registration of the database No. 2022622327 Russian Federation, 2022.
40. Pshenichnikov A. Radio line integral model in a conflict situation. Information and Space. 2016. No. 4, pp. 39-45. (In Russian)
41. Patent No. 2749990 C1 Russian Federation, SPC G05D 1/08 (2020.08), 2021.
42. Patent No. 2751367 C1 Russian Federation, SPC G05D 1/00 (2021.02), 2021.
43. Patent No. 2638732 C1 Russian Federation, MPC G06F 7/76, 2017.
44. Patent No. 2640332 C1 Russian Federation, MPC G05B 19/02, 2017.
INFORMATION ABOUT AUTHORS:
Sergey V. Kozlov, PhD, Head of the Division, Federal Research Center "Computer Science and Control" Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, skozlov@ipiran.ru
Alexander N. Kubankov, PhD, Full Professor, Head of Department, Moscow Technical University of Communication and Informatics, Moscow, Russia, a.n.kubankov@mtuci.ru
Alexander P. Shabanov, PhD, leading researcher, Federal Research Center "Computer Science and Control" Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, apshabanov@mail.ru
For citation: Kozlov S.V., Kubankov A.N., Shabanov A.P. The network model for controlling the movement of an aircraft along logistics routes. H&ES Reserch. 2023. Vol. 15. No. 3. P. 11-19. doi: 10.36724/2409-5419-2023-15-3-11-19 (In Rus)
