ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2016 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,493
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,389
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,732
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,364
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,303
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 5022
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 355
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 499
Десятилетний индекс Хирша: 11
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2016 год: 304
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2016 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 11

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2016 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2017

О подходе к развитию методики построения радиолокационной системы

On the approach to the development of the radar system constructing methodology
Дата подачи статьи: 2014-04-30
УДК: 519.95
Статья опубликована в выпуске журнала № 4 за 2014 год. [ на стр. 158-161 ][ 11.12.2014 ]
Аннотация:Построение перспективной радиолокационной системы является сложной слабоструктурированной задачей в связи с высокой сложностью ее структур. Поэтому существующий методический аппарат построения системы пред-ставляет собой совокупность не вполне взаимосвязанных методик, каждая из которых позволяет структурировать построение системы на определенном этапе с использованием различных показателей и критериев, например, на этапах формирования облика функционала обработки информации, который создается на основе типовых программных решений и процедур при разработке элементов системы, и построения группировки. Причем на упомянутых этапах не формализуются общая цель, интегральный показатель, характеризующий ее достижение, и единая методика построения. В результате не обеспечивается возможность сравнительной оценки потенциальной и реальной эффективности системы, проявляется недостаточность автоматизированных процедур обработки информации, реализующих функционал. Для выполнения целенаправленного построения в статье предлагается подход, направленный на создание единой для всех этапов методики построения перспективной радиолокационной системы в части формализации постановок и абстрактного решения задач с акцентом на этап уточнения варианта формирования облика функционала подсистемы сбора и обработки.
Abstract:The problem of constructing a long-range radar system is a complex semistructured task due to the high complexity of its structures. Therefore, the existing methodological apparatus of its construction is a set of techniques that are not full y intercon-nected. Each of those techniques is a tool to structure the system construction at some point using a variety of indicators and criteria. For example, on the stages of the functional image of information processing that is created on the basis of standard policies and procedures when designing and constructing elements of the group. For example, on the stages of the functional image of infor-mation processing that is created on the basis of standard policies and procedures in the designing and constructing group elements. Moreover, the said steps don’t formalize a common goal, an integrated measure of the achievement and its single method of con-structing. As a result, there is no possibility for comparative evaluation of the potential and real system efficiency. Automated infor-mation processing procedures that implement functionality are not enough. For targeted construction, the article suggests an ap-proach to the development of a common methodology for all phases of long-range radar system construction in the formalization of the productions and abstract problem solving with emphasis on the construction phase of ref inement options in shaping the image of the data collection and processing functional subsystem.
Авторы: Семенов С.А. (sergeysemenov53@gmail.com) - Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова, Тверь, Россия, доктор технических наук, Кобан А.Я. (alenachugrei@mail.ru) - Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова, Тверь, Россия
Ключевые слова: методика, построение, система, целевая функция, эффективность, показатель, информационные потери, организация вычислений
Keywords: technique, constructing, system, objective function, effectively, an indicator, information loss, business computing
Количество просмотров: 2958
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (6.61Мб)
Скачать обложку в формате PDF (0.95Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

Задача построения перспективной радиолокационной системы является сложной слабоструктурированной задачей, решение которой требует учета множества факторов в условиях не поддающейся структуризации неопределенности. Причем неопределенность существует относительно как характеристик составляющих компонентов системы, так и ее параметров. По сути данная задача относится к классу задач принятия решений в нечеткой обстановке.

 

В условиях неопределенности процесс принятия решения [1–3] описывается в виде

áF, S, RО, lñ,                                                             (1)

где F – множество показателей, характеризующих систему; S – множество исходных компонентов для ее построения, sÎS; RО – множество действий разработчика или оператор построения системы из компонентов, RO=áAO, Sñ, aOÎAO – действие, множество действий оператора по выбору компонентов; l – функция, характеризующая потери при формировании облика системы, когда на отношении F´RO действием aOÎAO выбирается faÎF.

Нечеткое действие aOÎAO имеет функцию принадлежности mA: AO®[0, 1]; нечеткая стратегия построения RaO описывается нечетким отношением, характеризующим варианты выбора оператором построения исходных компонентов S ´ AO, и имеет функцию принадлежности mRa: S´AO®[0, 1].

Задача заключается в поиске стратегии построения, которая минимизирует функцию потерь:

mRa: F ´ RO ®minl.                                                (2)

В качестве функции потерь для радиолокационной системы как информационной системы предлагается использовать функцию от информационных потерь [4, 5]. Использование сформированного на ее основе критерия минимума информационных потерь позволяет вполне целенаправленно проектировать информационную систему и осуществлять сравнительную оценку эффективности варианта построения системы, сформированного в ходе проектирования и при применении по назначению в местах дислокации. В свою очередь, показатель, характеризующий информационные потери, обладает свойствами физического и функционального показателей. Он рассчитывается с использованием результатов непосредственных измерений, полученных, например, в тестовом режиме, позволяет локализовать элементы системы, на которых происходят недопустимые потери. Отражая степень недостижения цели, этот показатель позволяет оценивать вклад информационной системы в надсистему и может использоваться в качестве обратной связи при адаптации системы к состоянию среды [5].

В соответствии с предложенным показателем эффективная радиолокационная система должна обеспечить максимум количества элементов множества, описывающего воздушную обстановку на ее входе X, информация о которых получена (подверглась отображению и преобразованию в системе) в течение определенного времени, или минимизировать подмножество элементов, данные о которых потеряны:

          (3)

где Xl, cardXl – подмножество информационных потерь в системе Xl Í X и, соответственно, мощность этого подмножества.

Тогда minl = minf(cardXl).                                  (4)

Таким образом, задача поиска нечеткой стратегии построения радиолокационной системы состоит в поиске стратегии, обеспечивающей формирование варианта построения, характеризующегося минимумом информационных потерь при отображении воздушной обстановки. При этом методика построения должна обеспечивать достижение цели – построение радиолокационной системы, характеризующейся минимумом информационных потерь.

Пусть среда, в которую погружена радиолокационная система, характеризуется множеством состояний Q={q1, q2, …, qn, …},                            (5)

а ее возможные общая и частные цели функционирования – множеством

G = {g1, g2, g3, …, gi}.                                            (6)

Пусть в момент времени t среда находится в сложном состоянии, которое характеризуется подмножеством Q* Ì Q, представляющим собой некий набор элементарных состояний . Тогда абстрактную модель радиолокационной системы в момент времени t можно задать функционалом

,                                                         (7)

который отображает состояние среды в цель функционирования системы.

Тогда ,                        (8)

где R = {A ´ P ´ O} – оператор системы, преобразующий входной информационный объект X в выходной; A – множество автоматизированных задач радиолокационной системы; P – множество ресурсов системы; O – множество технических компонентов радиолокационной системы.

Тогда действия оператора построения системы, обеспечивающие достижение поставленной цели, можно представить следующим образом:

AO: Q*®GF=minl(S/F, R, P, AO), P£Pзад,            (9)

где P, Pзад – множество показателей, характеризующих требуемые и заданные ресурсы системы.

Радиолокационная система характеризуется в основном двумя группами показателей, определяющих информационные потери, а именно группой пространственных показателей, характеризующих параметры формируемого радиолокационного поля или зоны обнаружения группировки системы (Fпрост), и группой информационных показателей, характеризующих в первую очередь качество обработки информации в рамках сформированного варианта построения системы (Fинф).

Цель, достигаемая оператором построения, декомпозируется на составляющую, направленную на достижение требуемых параметров радиолокационного поля, и составляющую, обеспечивающую требуемое качество обработки информации о воздушной обстановке:

GF = {GF1, GF2},                                                      (10)

множество показателей, характеризующих систему, можно представить как

F = {Fпрост, Fинф},                                              (11)

а информационные потери –

l = {l1, l2}.                                                                (12)

С учетом проведенной декомпозиции методика построения должна состоять из двух этапов, на каждом из которых для достижения цели построения системы необходимо добиваться минимума информационных потерь.

1-й этап: формирование варианта построения радиолокационной системы для обеспечения требуемых пространственных характеристик радиолокационного поля, или этап построения группировки радиолокационных средств:

A1O: Q*®GF1 = minl1(S1/ Fпрост, P, AO), P£Pзад.  (13)

2-й этап: уточнение варианта построения в части формирования облика функционала подсистемы сбора и обработки для обеспечения требуемого качества обработки информации о воздушной обстановке:

A2O:Q*®GF2=minl2(S/Fпрост, Fинф, R, P, AO),

P£Pзад.                                                                      (14)

В настоящее время 1-й этап – построение группировки радиолокационных средств – является вполне теоретически и практически прора- ботанным. К сожалению, несмотря на высокие результаты в развитии методологии построения радиолокационной системы, в известных исследованиях не в полной мере уделяется внимание второму этапу, не отражены проблемы построения функционала, обеспечивающего интеграцию или объединение информации в радиолокационной системе, то есть функционала, реализующего системообразующую функцию при минимизации информационных потерь в ходе отображения.

Основой реализации системообразующей функции радиолокационной системы, как показано в [6], при традиционном использовании типовых проектных решений [7] для первичной, вторичной и третичной обработки в системе является организация вычислительных процессов и данных. Именно организация вычислительного процесса и данных, то есть оператора отображения R, в первую очередь определяет поведение системы в среде как открытой, активной и развивающейся, в которой главное внимание уделяется процессам взаимодействия компонентов, рационального использования ими вычислительных и информационных ресурсов в соответствии с состоянием среды, как предпосылкам возникновения новой системы с особыми качествами. Причем внешняя среда представляет собой среду с жесткой конкуренцией, в условиях которой одним из путей достижения неоспоримых преимуществ при реализации процедур принятия точных решений является опережение противника по темпу действий [8]. Поэтому при допущении, что в радиолокационной системе реализованы типовые методы обработки, обеспечивающие требуемое качество, целью оператора построения системы является обеспечение такой организации вычислений и данных, которая позволяет минимизировать время решения соответствующего функционала при имеющихся вычислительных и информационных ресурсах. Полное решение соответствующего функционала, то есть достижение цели функционирования системы в течение ограниченного времени, предполагает и минимизацию информационных потерь.

Основными особенностями организации деятельности компонентов оператора системы, которые необходимо учитывать при решении задачи, являются следующие:

–      многоуровневость, иерархичность, высокая сложность структур радиолокационной системы;

–      широкий круг применения при существенно ограниченном временном балансе решения возлагаемых задач;

–      необходимость устойчивого эффективного функционирования в различной обстановке, при различных формах и способах применения;

–      необходимость информационного взаимодействия в гетерогенных сетях, построенных на вычислительных средствах различной архитектуры, и реализации высокоэффективных технологий совместного сбора, обработки, хранения, отображения, выдачи большого количества разновидовой и разномасштабной информации.

В условиях принятых допущений целью построения, достижение которой обеспечивается организацией вычислительного процесса и данных ORGF с учетом состояния среды [9], является минимизация информационных потерь при ограничениях на ресурсы системы:

GF: {ORGF/Q*}®minl2(S/P, R, A2O), P£Pзад,     (15)

где P, Pзад – множество показателей, характеризующих требуемые и заданные ресурсы системы.

В соответствии с этим основными компонентами организации вычислительных процессов и данных ORGF являются организация вычислений и информационных потоков ORGFVP как процессов и организация данных ORGFD:

.                           (16)

Ключевым компонентом организации вычислительных процессов и данных является организация вычислений и информационных потоков. Суть данной задачи – формирование на основе типовых проектных решений под каждое состояние среды функционала, обеспечивающего достижение сформированной цели функционирования GAF или минимизации информационных потерь l2 при реализации функционала и ограничениях на вычислительные ресурсы системы:

(17)

где lf – приоритет комплекса задач, функционала, процесса;  – отношение между компонентами функционала – автоматизированными задачами оператора отображения .

Формально в общем случае абстрактную модель решения задачи (17) с учетом обеспечения соответствия между скоростями реакции функционала на i-е изменение среды при максимально достижимом качестве решений в условиях ресурсных ограничений можно представить в виде

,                  (18)

где AAf=({(ai, ti, qi)}, r) – множество реализуемых автоматизированных задач (алгоритмов), их структура (ai – i-й алгоритм, ti – время выполнения ai, qi – показатель качества выполнения ai,  – отношение порядка, заданное на структуре алгоритмов); Q = {q1, q2, …, qi, …} – множество состояний среды выделенных ситуаций предметной области; Р = {рk} – вычислительные ресурсы системы (рk – количество ресурсов k-го типа); T – временное ограничение на принятие решения;  – профили алгоритмов; PAAf : – правила выбора структуры алгоритмов за заданное время T с наилучшим возможным качеством, реализуемых модулем мониторинга и уточнения сценария; l – показатель качества принятия решений (информационные потери).

В обобщенном виде реализация механизмов удовлетворения временных ограничений при реализации сценария командой агентов предполагается на уровнях:

–      решения глобальной задачи (достижения глобальной цели), реализации сценария функционирования системы, предписывающего последовательность выполнения отдельных комплексов и функционалов в конкретном состоянии среды;

–      отдельных комплексов и функционалов, предписывающих реализацию сценария последовательности выполнения составляющих их функционалов, модулей, процессов;

–      реализации конкретных модулей и процессов.

Обобщенный, циклически выполняемый алгоритм организации вычислений и информационных потоков с учетом временных ограничений, реализуемый на всех уровнях перспективной радиолокационной системы, состоит из следующих шагов.

В контуре формирования системы:

–      формирование последовательности выполнения комплексов, функционалов, процессов в соответствии с заданным сценарием функционирования планом (формирование модели функционирования системы в данном состоянии среды);

–      оценка прогнозируемого времени и параметров качества функционирования с учетом имеющихся ресурсов;

–      уточнение в случае необходимости модели функционирования с учетом наличия полных, приближенных, контрактных и прерываемых алгоритмов решения комплексов, функционалов и процессов, имеющихся ресурсов, требуемого времени и приемлемого качества результата функционирования;

–      реализация сформированной модели системы.

В контуре функционирования системы:

–      реализация сценария функционирования в соответствии с выбранной моделью;

–      динамическое прогнозирование и отслеживание времени на получение результата и показателей качества функционирования (для сравнения текущих и спрогнозированных значений);

–      уточнение модели функционирования в соответствии с шагами формирования системы (в случае расхождения значений).

Таким образом, использование показателя информационных потерь позволяет, по мнению авторов, сначала скомплексировать методики этапов построения радиолокационной системы, а предложенная формализация цели и постановок задач этапов построения – создать базу для подхода к дальнейшему развитию единой методики построения радиолокационной системы, а в конечном итоге сформировать ее в виде эффективного программного продукта.

Литература

1.     Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта; [под ред. Д.А. Поспелова]. М.: Наука. Глав. ред. Физматлит, 1986. 311 с.

2.     Орловский С.А. Проблема принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, Глав. ред. Физматлит, 1981. 194 с.

3.     Гафт М.Г. Принятие решений при многих критериях. М.: Знание, 1979. 64 с.

4.     Семенов С.А., Семенов В.С., Моничев С.С., Аржа- ев В.И. Формирование интегрального показателя эффективности функционирования информационной системы // Программные продукты и системы.  2012. № 2. С. 144–146.

5.     Горский Ю.М. Системно-информационный анализ процессов управления. Н.: Наука, 1988. 327 с.

6.     Семенов С.А., Бояринцев А.В., Мойсеенко П.Г., Семенов В.С., Корниенко В.В. О подходе к обоснованию абстрактной модели функционирования перспективной системы РЛР // Вопросы радиоэлектроники. Сер.: СОИУ. 2010. Вып. 1. С. 146–155.

7.     Пильщиков Д.Е. Методы и методики создания перспективных КСА для пунктов (органов) управления ВВС на основе применения типовых проектных решений и процедур: Тверь: Изд-во ВА ВКО, 2005. 199 с.

8.     Ивлев А.А. Основы теории Бойда. Направления развития, применения и реализации. М.: 2008. 64 с.

9.     Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: философия, психология, информатика. М.: УРСС, 2002. 352 с.

References

1.  Pospelov D.A. (Ed.) Nechetkie mnozhestva v modelyakh upravleniya i iskusstvennogo intellekta  [Fuzzy  Sets in  Controlling
and Artificial Intelligence Models]. Moscow, Nauka, Fizmatlit Publ., 1986, 311 p.

2.  Orlovskiy S.A. Problema prinyatiya resheniy pri nechetkoi iskhodnoi informatsii [A Decision-Making Problem when Fuzzy
Input Data]. Moscow, Nauka Publ., Fizmatlit Publ., 1981, 194 p.

3.  Gaft M.G. Prinyatie resheny pri mnogikh kriteriyakh [Multicriteria Decision-Making]. Moscow, Znanie Publ., 1979, 64 p.

4.  Semenov S.A., Semenov V.S., Monichev S.S., Arzhaev V.I. Forming an integral efficiency factor of information system
functioning. Programmnye produkty i sistemy [Software & Systems]. 2012, no. 2, pp. 144–146 (in Russ.).

5.  Gorskiy Yu.M.  Sistemno-informatsionny analiz protsessov upravleniya   [System and  Information Analysis  of  Management
Processes]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1988, 327 p.

6.  Semenov S.A., Boyarintsev A.V., Moyseenko P.G., Semenov V.S., Kornienko V.V. On the approach to proving an abstruct
functional model of a long-range radar intelligence system.  Voprosy radioelektroniki. Ser. “SOIU”  [Radioelectronics  Issues.
“SOIU” Series]. 2010, no. 1, pp. 146–155 (in Russ.).

7.  Pilshchikov D.E.  Metody i metodiki sozdaniya perspektivnykh KSA dlya punktov (organov) upravleniya VVS na osnove
primeneniya tipovykh proektnykh resheny i protsedur [Methods and  Methodologies of Creating Long-Range Integrated Automation
Systems for Air Force  Command Strength Based on Using Standard Design Solutions and  Procedures]. Monograph, Tver,  Military
Acad. of the Aerospace Def. Publ., 2005, 199 p.

8.  Ivlev A.A.  Osnovy teorii Boyda. Napravleniya razvitiya, primeneniya i realizatsii  [The  Basics  of Boyd  Theory. Develop-ment, Application and Implementation]. Monograph, Moscow, 2008, 64 p.

9.  Tarasov V.B.  Ot mnogoagentnykh sistem  k intellektualnym organizatsiyam: filosofiya, psikhologiya, informatika  [From
Multiagent Systems to Intelligent Organizations: Philosophy, Psychology, Computer Science]. Moscow, URSS Publ., 2002, 352 p.


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=3915&lang=
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (6.61Мб)
Скачать обложку в формате PDF (0.95Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 4 за 2014 год. [ на стр. 158-161 ]

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: