Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 2 за 2021 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

1. Автоматизированная система поддержки принятия решений для прогнозирования процессов рассеивания химически опасных веществ [№2 за 2021 год]
Авторы: Чернышев Л.О., Матвеев Ю.Н.
Просмотров: 3053
В статье рассматривается подход к разработке системы поддержки принятия решений для прогнозирования процессов рассеивания и осаждения выброса аварийно химически опасных веществ с учетом данных оперативного мониторинга. Определены особенности и факторы, снижающие эффективность функционирования супервизорных систем при ликвидации последствий аварии, большинство из которых реализованы на аппаратных платформах средней вычислительной мощности, не обладают мобильностью и автономностью, достаточной для использования на рабочем месте при выбросах токсичных химических веществ, и не обеспечивают автоматическую корректировку параметров модели по данным оперативного мониторинга. Кратко описана обобщенная схема принятия решений с учетом данных оценки химического заражения, содержащая процедуры мониторинга состояния объекта и прогнозного моделирования и предназначенная для расчета пространственных границ поражающего действия токсических веществ, наиболее приближенных к фактическим данным химического заражения. Сформулирована математическая постановка задачи ассимиляции данных наблюдений. Для корректировки параметров модели прогноза использован функционал, характеризующий степень отклонения результатов моделирования от данных мониторинга. Критериальная оценка функционала детализирована для единичных и множественных показаний датчиков в режиме реального времени. Детализирована структурная схема системы поддержки принятия решений, которая содержит модули ввода априорных данных, расчета модели, топографической привязки объектов, оптимизации, визуализации и анализа чрезвычайной ситуации. На условном примере рассмотрены результаты работы системы поддержки принятия решений. При разработке программного макета использованы Microsoft Visual Studio (язык программирования C#), фрагмент цифровой карты, графические средства .NET Framework.

2. Алгоритм определения направления движения локализованных объектов транспортных потоков на цифровых космических снимках [№2 за 2021 год]
Авторы: Тормозов В.С., Золкин А.Л., Менциев А.У.
Просмотров: 2699
В статье предлагается уникальный алгоритм определения направления движения объектов в транспортном потоке по данным спутниковой съемки сверхвысокого разрешения и географической информации о расположении перегонов улично-дорожной сети. Программная реализация разработанного алгоритма является составным модулем программной системы управления дорожным движением. На вход модуля подаются данные об интерполированной модели перегона, а также о местоположении и размерах каждого локализованного транспортного средства на пере-гоне. На выходе модуля для каждого транспортного средства определяется направление его движения: прямое или обратное. Алгоритм основан на сопоставлении положения транспортных средств и центральной интерполированной линии перегона улично-дорожной сети на цифровых изображениях перегонов. Разработан уникальный алгоритм нахождения отрезка минимальной длины от точки к ломаной линии на плоскости. Алгоритм используется в качестве одного из этапов процедуры определения направления движения объектов транспортного потока на перегоне уличнодорожной сети. Подход основан на сопоставлении относительного положения объекта и осевой линии. Благодаря однозначности соотнесения относительного расположения осевой линии с центральной точкой параллельного осям ограничивающего прямоугольника локализованного транспортного средства направление движения определяется с высокой точностью. Проведены исследования разработанных алгоритмов на реальных спутниковых данных. Анализ их результатов показал, что разработанный алгоритм определения направления движения детектированного объекта транспортного потока работает с высокой точностью. Экспериментальная оценка работы заключается в формировании расчетной метрики для набора ранее извлеченных локальных регионов. В силу того, что алгоритм относит транспортное средство к одному из двух направлений дорожного движения, в качестве метрики эвристическим путем выбрана точность верного определения направления движения. Показано, что погрешность в определении направления связана с неточностью в определении координат осевой линии локального участка дороги.

3. Алгоритмы автоматизации анализа текста на русском языке для решения прикладных задач с применением фреймворка TAWT [№2 за 2021 год]
Авторы: Полицына Е.В., Полицын С.А., Поречный А.С.
Просмотров: 3796
В работе проведен обзор существующих инструментов лингвистического анализа текста. Вы-явлена проблема выбора подходящих инструментов, адаптации их для работы с текстами на русском языке и интеграции друг с другом. Именно эти аспекты затрудняют их применение в исследовательских целях и делают практически невозможным использование в прикладных системах. В настоящей статье описывается разработанный авторами уникальный Java-фреймворк TAWT с открытым исходным кодом, предоставляющий удобные готовые программные инструменты и структуры данных основных этапов анализа текста на русском языке, отвечающие современным требованиям к производительности, надежности, механизмам сборки проектов и т.д. В статье предлагается подход к интеллектуализации информационных систем и бизнес-процессов с помощью программных средств лингвистического анализа текста для реализации алгоритмов автоматизации обработки технической документации, что составляет научную новизну работы. Применение разработанного фреймворка TAWT позволило реализовать алгоритмы автоматизации анализа текста на русском языке в части анализа технической документации: валидации структуры документов и перечня используемых в документе аббревиатур, поиска похожих документов и получения их краткого содержания. Все это упростит работу с технической документацией, ускорит процесс ее подготовки и повысит качество создаваемых документов. Алгоритмы автоматического анализа текста, реализованные средствами фреймворка TAWT, были успешно применены в прикладных системах поиска друзей по интересам в социальных сетях, определения мошеннических сообщений, работы с тематическими синонимами, а также для создания программных средств выделения ключевых слов из текстов на русском языке и их реферирования.

4. Алгоритмы и программа верификации функциональных моделей [№2 за 2021 год]
Авторы: Бурляева Е.В., Кононенко В.В., Корнюшко В.Ф., Разливинская С.В.
Просмотров: 3230
Методология функционального моделирования обеспечивает наглядные и понятные широкому кругу специалистов средства описания предметной области. Формальный язык описания функциональных моделей и алгоритмы проверки правильности их построения применяются в ряде коммерческих программных комплексов, однако скрыты от пользователя. В статье предложен формальный язык описания функциональной модели на основе теории графов. В рамках этого языка каждая функциональная диаграмма представляется в виде графа с помеченными дугами. Вершины этого графа задают функциональные блоки, дуги соответствуют стрелкам диаграммы. Разработаны правила описания границ диаграммы с помощью служебных вершин, положения стрелок относительно границ функционального блока с помощью системы ролей, ветвящихся стрелок как совокупности служебных вершин и множества дуг. Иерархия от общего к частному, связывающая отдельные диаграммы в единую модель, задается отношением декомпозиции на графах. Разработан обобщенный алгоритм построения теоретико-множественного представления функциональной диаграммы. Сформулированы правила, связывающие стрелки родительской и дочерней функциональных диаграмм в правильно построенных функциональных моделях. Для проверки этих правил разработан алгоритм верификации функциональной модели. Этот алгоритм реализован средствами логического программирования с использованием языка Пролог. Предложена структура базы фактов для описания отношения декомпозиции, вершин и дуг графов. Приведен набор предикатов, обеспечивающих проверку правильности описания функциональной модели. В качестве примера рассмотрена верификация обобщенной модели химического производства. Приведены связанные отношением детализации функциональные диаграммы, описывающие одностадийное химическое производство, их теоретико-множественные представления, база фактов Пролог и результаты верификации.

5. Интеллектуализация разработки автоматизированных систем управления дробильно-сортировочными комплексами: концепция и информационное обеспечение [№2 за 2021 год]
Авторы: Бурнашев Р.Э., Логунова О.С.
Просмотров: 2101
Актуальным направлением современных исследований является разработка модулей интеллектуальной поддержки в различных отраслях производства и проектирования. На текущий момент данное направление получило развитие в электроэнергетике, машиностроении, металлургии и разработке ПО. Однако авторами не найдены опубликованные решения для интеллектуализации процесса разработки технической части автоматизированных систем управления, учитывающих специфику объекта автоматизации в области производства строительных заполнителей, в частности, дробильно-сортировочных комплексов. При этом существует ряд особенностей дробильно-сортировочных комплексов, позволяющих с помощью систем автоматизированного проектирования повысить эффективность разработки систем управления ими. Целью данной работы является создание концепции модуля интеллектуализации разработки технического обеспечения автоматизированных систем управления дробильно-сортировочными комплексами в электротехнической системе автоматизированного проектирования PCSchematic Automation. Концепция основана на информационном обеспечении, разработанном для данной системы автоматизированного проектирования с учетом опыта реализации систем управления дробильно-сортировочными комплексами на предприятии «Урал-Омега». Разработанное информационное обеспечение позволяет повысить скорость и снизить количество ошибок при разработке электротехнической документации для систем управления в выбран-ной предметной области. С помощью системного анализа и современных технологий разработки ПО определены основные классы, интерфейсы и способы их взаимодействия, обеспечивающие возможность создания модуля интеллектуализации. В результате построены концепция и UML-диаграммы для программной реализации модуля интеллектуализации разработки технического обеспечения автоматизированных систем управления дробильно-сортировочными комплексами в электротехнической системе автоматизированного проектирования PCSchematic Automation.

6. Компьютерное моделирование эксперимента по имитации наличия целей для радиолокационной станции [№2 за 2021 год]
Авторы: Калабин А.Л., Морозов А.К.
Просмотров: 2723
В статье изучается вопрос измерения тактических характеристик радиолокационных станций, например, таких как дальность обнаружения, количество координат цели и точность их определения, разрешающая способность по каждой координате, зона видимости и другие. На данный момент тактические характеристики определяются на основе технических характеристик и с применением натурного эксперимента, с привлечением самолетов, самолетов-лабораторий и других объектов. Сложность натурного эксперимента в его организации и ограниченном количестве объектов целей, к тому же он затратный по ресурсам (денежным, административным, трудовым, временным). Предлагается для сбора исходных данных (координаты и количество обнаруженных целей средствами радиолокационной станции, координаты и количество имитируемых целей бортовым оборудованием носителя) и дальнейшего анализа (статистическая обработка данных от станции и бортового оборудования носителя) имитировать наличие цели для оборудования радиолокационной станции путем излучения эхо-сигнала цели на заданных координатах. Эхо-сигнал синтезируется оборудованием (генератором и бортовой ЭВМ), располагающимся на борту носителя (бес-пилотного летательного аппарата). Носитель позиционирует бортовое оборудование на угловых координатах (азимут и угол места), соответствующих угловым координатам имитируемой цели, но на значительно меньшем удалении. Дальность (расстояние между целью и радиолокационной станцией) имитируемой цели контролируется бортовым оборудованием путем изменения пара-метров генерируемого эхо-сигнала (время задержки излученных импульсов относительно излученных импульсов оборудованием радиолокационной станции), соответствующего имитируемой цели. Преимуществами предлагаемого метода являются сокращение затрачиваемых ресурсов и возможность контроля количества имитируемых целей путем изменения структуры эхо-сигнала.

7. Моделирование столкновений трех атомов после одновременного вылета с поверхности конденсированной фазы [№2 за 2021 год]
Автор: Желтов С.А.
Просмотров: 3117
Расчет технологических установок основан на движении газа в сложных системах. Взаимодействие газа со стенками систем имеет большое значение для оптимизации процесса переноса. Определяющим является поведение атомов и молекул в слое Кнудсена. В этом слое происходят наибольшие изменения всех величин: температуры, плотности, давления и т.д. В связи с тем, что отсутствуют данные о детальном описании движения атомов в данном слое, вводят скачки этих величин. В настоящей работе рассмотрена модель вылета атомов с ограниченного участка поверхности конденсированной фазы в вакуум. Предполагалось, что атомы представляют собой жесткие сферы и после столкновения друг с другом не образуют молекул. Атомы могли столкнуться друг с другом после вылета с поверхности конденсированной фазы, а затем один из них мог столкнуться с третьим атомом. Получены плотности распределений столкновений двух атомов, одновременно вылетевших с поверхности (первые столкновения), и плотности столкновений одного из этих атомов с третьим атомом (вторые столкновения). Установлены зависимости плотностей распределений первых и вторых столкновений в зависимости от температуры поверхности и размеров области испарения. Приведены распределения для средних значений этих величин. В работе были использованы параллельные вычисления на графических процессорах.

8. Модель анализа и прогнозирования технологических параметров для процесса электронно-лучевой сварки [№2 за 2021 год]
Авторы: Тынченко В.С., Курашкин С.О., Головенок И.А., Петренко В.Е.
Просмотров: 3044
Целью исследования являются создание математической модели анализа и прогнозирования технологических параметров для процесса электронно-лучевой сварки с помощью современных регрессионных моделей, а также ее реализация в виде программной системы на языке программирования Python с применением программных пакетов Scikit-learn, Pandas, NumPy и Matplotlib. В сущности задача предсказания параметров технологического процесса электронно-лучевой сварки представляет собой задачу регрессии, для решения которой существует множество подходящих алгоритмов. В рамках данной работы используются алгоритм регрессионного анализа как полиноминальная регрессия с L2 регуляризацией – гребневая регрессия, а также ансамбль алгоритмов решающих деревьев – случайный лес. Использование разработанной предсказательной модели позволит технологу более осознанно подходить как к выбору диапазона варьируемых параметров для исследований в новых технологических режимах, так и к поднятию качества в уже отработанных технологических режимах. Применение предложенных методов также позволит снизить временные и трудовые затраты на поиск, отработку и наладку технологического процесса. В работе описывается алгоритм гребневой регрессии, анализируется применимость данного алгоритма к решению поставленной задачи, а также проверяется достоверность прогнозов, получаемых при их непосредственном использовании. Кроме того, рассматривается процесс обучения модели на основе данных, полученных в рамках проведения экспериментов по отработке технологического процесса электронно-лучевой сварки. Анализ показал, что допустимо использование предложенного метода для технологических процессов, имеющих подобные статистические зависимости. Внедрение предложенного подхода предсказания параметров электронно-лучевой сварки на производстве позволит осуществить поддержку принятия технологических решений при отработке технологического процесса электронно-лучевой сварки, а также при вводе в производство новых видов продукции.

9. Модель динамического формирования приоритетов радиолокационных целей с помощью методов нечеткой логики [№2 за 2021 год]
Автор: Непряев А.А.
Просмотров: 3976
Статья посвящена созданию когнитивной системы управления ресурсами многофункциональной многоканальной радиолокационной станции с активной фазированной антенной решеткой. Автором разработана архитектура системы управления на основе радарного планировщика, обеспечивающего оптимальное распределение конечных ресурсов радара, таких как временные, энергетические и вычислительные. Создана и описана упрощенная верификационная модель радиолокационной станции, позволяющая автоматизировать процесс разработки и отладки компонентов системы управления ресурсами радара. Для решения проблемы распределения ресурсов предлагается реализация концепции когнитивной системы управления для случая, когда система планирует свои действия на основе анализа внешней обстановки и своего внутреннего состояния. В статье схематично описываются модели оценки и прогнозирования занятости энергетических и вычислительных ресурсов за счет использования термической модели приемопередающих модулей и модели тракта обработки первичной радиолокационной информации. Подробно описывается метод эффективного использования временных ресурсов за счет динамического формирования приоритетов заданий на сопровождение радиолокационных целей с помощью нечеткой логики. Показано, как предложенный метод приоритизации радиолокационных целей влияет на распределение ресурсов радара в ситуациях перегрузки пропускной способности, когда необходимо решать, какие задачи и по каким целям выполнять в установленных временных ограничениях, а какие могут быть поставлены в очередь либо сброшены. Целью статьи является демонстрация результатов моделирования работы модуля приоритизации заданий на сопровождение с учетом таких параметров, как скорость, дальность, направление движения и качество сопровождения цели.

10. Основы моделирования системы поддержки принятия решений по комплексному применению сил и средств ПВО надводных кораблей [№2 за 2021 год]
Авторы: Шустова Н.А., Степанов В.В.
Просмотров: 3695
На основе теории боевых систем борьба с противником осуществляется в определенных физических средах или сферах вооруженной борьбы, с воздушно-космическим противником – в воздушно-космической сфере. В ВМФ Российской Федерации борьба с воздушным противником организована в противовоздушных контурах на различных уровнях управления. В статье рассмотрены методологические основы разработки интеллектуальной системы поддержки принятия решений на комплексное применение сил и средств ПВО (истребительной авиации, зенитных огневых средств и средств радиоэлектронной борьбы) тактической группы надводных кораблей во взаимодействии с разнородными силами ПВО флота и других видов Вооруженных Сил РФ на театре военных действий. Для разработки такой системы авторы предлагают организовать постоянно действующий комплексный имитационно-моделирующий стенд. Сведения о театре военных действий, характеристики противника и данные о комплексах ПВО должны стать исходной информацией для базы знаний комплексного имитационно-моделирующего стенда. На ее основе система управления базой знаний формирует модели решения задач для операторов расчетов ПВО надводных кораблей. В выборе наиболее адекватной модели действий участвует эксперт-инфолог совместно с инженером по знаниям и должностными лицами расчетов командных пунктов ПВО. Информация, циркулирующая в комплексном имитационно-моделирующем стенде, формируется на основе извлеченного из достоверных источников опыта боевой подготовки, боевой службы, локальных войн и вооруженных конфликтов. В результате моделирования на таком стенде с использованием методов искусственного интеллекта появляется возможность создания «Динамической трехмерной модели борьбы с воздушным противником в боевом пространстве» с изменяющимся масштабом в режиме реального времени. Это позволит автоматизировать графики комплексного применения сил и средств ПВО надводных кораблей в составе тактических групп при обязательном внедрении в состав интегрированных систем боевого управления и тем самым повысить эффективность их боевого применения.

| 1 | 2 | Следующая → ►