Software & Systems

В современных условиях достижение конфликтоустойчивости управления тренажной подготовкой (ТП) операторов эрготехнических радиоэлектронных комплексов (РЭК) на практике невозможно из-за отсутствия инструментальных средств, позволяющих разрешить конфликт применения РЭК, вызванный четырьмя факторами:

1)   низкая оперативность корректировки учебных курсов;

2)   ограниченная адекватность имитируемых процессов;

3)   низкая достоверность контроля приобретаемых навыков;

4)   нерациональное использование средств тренажа.

Влияние каждого фактора конфликта можно несколько уменьшить [1, 2]: первого фактора – за счет автоматизации процедур формирования курсов ТП [2], которые обеспечат оперативную корректировку учебных упражнений и учебных планов при изменении условий эксплуатации РЭК с учетом индивидуальных особенностей обучаемых и имею- щихся в распоряжении средств тренажа; второго – за счет использования тренажеров [3], которые существенно дешевле штатной техники (ШТ) и с учетом современного развития вычислительной техники и способов имитационного моделирования могут обеспечить их адекватную адаптацию к изменениям эксплуатации РЭК и уровню подготовленности операторов; третьего – за счет внедрения систем оперативного объективного контроля действий операторов [3]; четвертого – за счет создания автоматизированной системы (АС) освоения РЭК [3, 4], в качестве основных элементов которой может использоваться инструментарий, предложенный для разрешения первых трех факторов.

Структура АС освоения РЭК

Реализация представленного инструментария возможна на базе создания автоматизированных средств формирования адаптивных курсов ТП операторов, тренажа операторов и контроля качества подготовленности операторов.

При этом автоматизированные средства тренажа представляют собой множество, состоящее из совокупности различных тренажеров и включающее в свой состав РЭК.

На рисунке 1 изображена обобщенная схема взаимодействия автоматизированных средств в АС освоения операторами РЭК [5]. На рисунке при-няты следующие обозначения: АMS – АС освоения РЭК; АС1 – автоматизированные средства формирования адаптивных курсов ТП операторов; АС2 – автоматизированные средства тренажа операторов; АС3 – автоматизированные средства контроля качества подготовленности операторов; S – РЭК; АС11 – автоматизированное средство определения содержательных компонентов учебных упражнений, защищенных от конфликта применения РЭК из-за изменения радиочастотных (РЧ) условий их функционирования; АС12 – автоматизированное средство определения содержательных компонентов учебных планов, защищенных от конфликта применения тренажеров из-за их ограниченной адекватности; АСss – система оперативного объективного контроля подготовленности операторов на тренажерах; АСs – система оперативного объективного контроля подготовленности операторов на РЭК; АMS – АС освоения РЭК; SSA – процедурные тренажеры; SSB – специализированные тренажеры; SSC – комплексные тренажеры; SSD – тренажные режимы РЭК.

Подобное представление АMS не учитывает такие важные элементы, как обучаемый (оператор) и обучающийся (инструктор), а также их взаимосвязи. С учетом этого АС освоения РЭК АMS должна иметь вид, представленный на рисунке 2.

При такой структуре АMS оператор непосредственно взаимодействует с автоматизированным средством тренажа операторов, отрабатывая требуемый перечень упражнений с заданной для него по- следовательностью и продолжительностью [5]. Как показано на рисунке 2, перечень упражнений ТП формируется в блоке АС11 с учетом текущего состояния и тенденций изменения РЧ-условий функционирования РЭК.

Сами тренажеры SS адаптируются с помощью системы управления имитационным моделированием в тренажерах в соответствии с данными, поступающими из систем АС11 и АС3. Инструктор опосредованно взаимодействует с оператором и вносит свои коррективы по организации ТП.

Для определения факта наличия конфликтов применения РЭК и тренажеров предлагается в АС11 и АС12 соответственно включить:

-     АС11.1 – средство радиомониторинга, позволяющее выявлять наличие признака конфликта применения РЭК;

-     АС12.1 – средство оценки адекватности тренажера.

В автоматизированном средстве АС12.1 реализуется совокупность способов проверки адекватности моделирования в тренажерах, характерной особенностью которых является то, что в них осуществляется не только проверка выполнения нормы годности тренажеров, но и по результатам таких проверок вероятностная оценка степени адекватности имитационного моделирования, используемая для прогноза правильных и ложных навыков. Выбор конкретного способа зависит от условий испытания и сертификации тренажеров.

Структура автоматизированного средства определения содержательных компонентов учебных упражнений

Автоматизированное средство АС11 (модель формирования содержательного компонента учеб­ных упражнений) имеет вид, представленный на рисунке 3, и функционирует следующим образом:

-     в автоматизированном средстве АС11.1 происходит сравнение принятых (учтенных в учебном упражнении) и текущих (определяемых сред- ствами радиомониторинга) РЧ-условий функционирования РЭК;

-     если между ними нет различия, предписанные операции остаются без изменения, в противном случае происходит идентификация РЧ-воз­действий [6];

-     если РЧ-воздействия не принадлежат к категории Â (определяющей снижение функции полезности РЭК), предписанные операции остаются без изменения, а принятые РЧ-условия подстраиваются под текущие, в противном случае происходит индикация конфликт [6];

-     при срабатывании индикатора конфликт на основании способа формирования содержательных компонентов учебных упражнений осуществляются выбор бесконфликтных операций и уточнение РЧ-условий;

-     по выбранной операции и уточненным РЧ-условиям функционирования РЭК происходит коррекция соответствующих содержательных компонентов учебного упражнения.

На рисунке 3 приняты следующие обозначения: r – множество входов и выходов радиосигналов РЭК в стационарном режиме; r¢ – множество входов и выходов радиосигналов РЭК с учетом динамики изменения РЧ-условий его функционирования; dr – относительная разность изменения РЧ-ус­ловий функционирования РЭК в сравнении со стационарным режимом; pSQÎÂ – РЧ-воздействия на РЭК S cреды Q; D¢S – множество операций (действий оператора) с учетом динамики изменения РЧ-условий.

Структура АС определения содержательных компонентов учебных планов

Структура модели формирования содержательного компонента учебных планов АС12 имеет вид, изображенный на рисунке 4. Функционирование автоматизированного средства заключается в следующем.

·      В системе АС12.1 в зависимости от условий (объективных или субъективных) испытаний и сертификации производится выбор способа вероят- ностной оценки степени адекватности имитацион- ного моделирования в тренажере. Для объективных испытаний: если структура тренажера и РЭК известна и является иерархической, то используется разработанный в [6] метод белого ящика (метод оценки адекватности имитационного моделирования в тренажерах, имеющих иерархическую структуру построения), в противном случае – метод черного ящика [6] (метод оценки адекватности имитационного моделирования в тренажерах по их информационному полю). Для субъективных: если имеется достаточное количество экспертов, используется метод экспертизы (метод оценки адек- ватности имитационного моделирования с привле- чением экспертов) [6], в противном случае – метод анкетирования обучаемых (метод оценки адекватности имитационного моделирования с использованием анкетирования обучаемых).

·      Если закон распределения невязок между результатами имитационного моделирования в тренажере и откликами РЭК является нормальным, то в выбранном методе оценка адекватности производится по обобщенному критерию Фишера–Хи-квадрат, в противном случае – по обобщенному закону распределения [3]. Если ошибка оценки адекватности меньше заданной, производятся дополнительные испытания.

·      Если оценка адекватности равна единице (что маловероятно), учебный план остается без из- менений, в противном случае происходит индикация конфликт.

·      При срабатывании индикатора конфликт осуществляются выбор варианта ТП (средств тренажа) и определение количества тренировок.

·      По выбранным средствам тренажа и определенному на каждом средстве количеству тренировок происходит коррекция соответствующих содержательных компонентов учебного плана.

Профессионально-ориентированный комплекс программ АС освоения РЭК

В рамках реализации требований к структурной конфигурации элементов АС освоения РЭК разработан комплекс программ для ЭВМ, в состав которого входят следующие элементы.

Программа определения структуры системных отношений (Strukture SA) [7], предназначенная для автоматизации анализа условий применения систем различного назначения; в программе реализованы алгоритмы, основанные на выявлении ядер конфликта, сотрудничества и безразличия взаимодействия элементов системы и позволяющие определять свойства этих отношений.

Программа оценки адекватности автоматизированной информационной системы освоения эрготехнического комплекса, имеющего иерархическую структуру построения «адекватность АИС и ЭТК-иерархия» [8], предназначенная для оценки адекватности автоматизированных информационных систем подготовки операторов РЭК, имеющих иерархическую структуру.

Программно-ориентированный комплекс оцен­ки адекватности автоматизированных инфор- мационных систем освоения эрготехнических объектов управления воздушным движением [9], выполняющий оценку адекватности имитационного моделирования в тренажерах операторов управления воздушным движением (УВД) по информационному полю.

Программа определения содержательных компонентов учебных упражнений и учебных планов, разработанная для автоматизации коррекции по выбранным операциям и уточненным РЧ-условиям функционирования РЭС соответствующих содержательных компонентов учебного упражнения, а по выбранным средствам тренажа и определенному на каждом тренажном средстве количеству тренировок – коррекции содержательных компонентов учебного плана в процессе подготовки.

Программа управления планированием ТП специалистов эрготехнических систем («Информационная конфликтоустойчивая автоматизированная система рационального планирования практической подготовки операторов радиоэлектронных объектов УВД»), обеспечивающая автоматизацию управления планирования ТП операторов с использованием компьютерных систем тренажа. Интерфейс этой программы представлен на сайте (см. http://www.swsys.ru/uploaded/image/2016-4/2016-4-dop/2.jpg). В программе реализованы новые алгоритмы, основанные на минимизации стоимости ТП с учетом начального и конечного уровней обученности операторов, интенсивности приобретения ими навыков, адекватности компьютерных систем тренажа и позволяющие определить рациональные учебные планы с устранением возможности приобретения обучаемыми ложных навыков.

Программа «Система оперативного объективного контроля действий операторов информаци- онных комплексов УВД», предназначенная для оперативного объективного контроля действий операторов УВД на основе учета оценки адекватности автоматизированных информационных систем подготовки операторов УВД (лиц группы руководства полетами) в целях разрешения конфликтов использования ШТ и тренажеров в процессе практической подготовки операторов УВД.

В целях корректного определения уровня навыков и рационального планирования ТП лиц группы руководства полетами на базе 4 Государственного центра подготовки авиационного персонала и войсковых испытаний МО РФ проведены экспериментальные исследования адекватности результатов имитационного моделирования в специализированных тренажерах «Марка – РС» и комплексных тренажерах «Репитер» при УВД в ближней зоне аэродрома с использованием разработанного профессионально-ориентированного комплекса программ АС освоения РЭК «Конфликтоустойчивость АСУ ОРЭС».

Полученные результаты, а также реализация разработанного профессионально-ориентирован­ного комплекса программ АС освоения РЭК «Конфликтоустойчивость АСУ ОРЭС» при организации полетов воздушных судов в ближней зоне аэродрома показали новый уровень возможностей АС подготовки операторов радиоэлектронных средств по УВД. Все изложенное позволяет констатировать следующее: разработанные инструментальные средства в виде моделей, структурных схем, а также математического, алгоритмического и программного обеспечения подсистем, входящих в состав конфликтоустойчивой АС управления подготовкой операторов РЭС, обладают не только науч- ной новизной, но и практической значимостью и реализуемостью.

Литература

1.     Дудоров А.Д. Методика оценки тренажеров лиц группы руководства полетами в интересах повышения качества их подготовки // Современные проблемы и перспективные направления развития авиационных комплексов и систем военного назначения, формы и способы их боевого применения: сб. стат. Всерос. науч.-практич. конф. Воронеж: Изд-во ВАИУ, 2011. С. 92–98.

2.     Сысоев Е.С. Оптимизация тренажерной подготовки операторов сложных информационных радиоэлектронных систем управления воздушным движением // Информатика: проблемы, методология, технологии: матер. 11 Междунар. науч.-методич. конф. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2011. Т. 2. С. 216–222.

3.     Романов А.В. Теоретико-множественный подход к описанию функционирования эрготехнических радиоэлектронных средств // Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем: тр. 32 Всерос. науч.-технич. конф. Серпухов: Изд-во филиала ВА РВСН им. Петра Великого, 2013. С. 118–122.

4.     Помазуев О.Н., Платонов А.Ю., Миронов А.М., Абу-Абед Ф.Н., Рюмшин А.Р. Методика определения показателей качества обнаружения радиолокационных станций // Програм- мные продукты и системы. 2014. № 2. С. 118–124.

5.     Агапов Е.А. Проектирование автоматизированных информационных систем освоения эрготехнических комплексов // Эффективность автоматизированных систем управления авиацией, систем связи и РТО ВВС: науч.-технич. сб. 2012. С. 112–118.

6.     Пономаренко В.А. Психология жизни и труда летчика. М.: Воениздат, 1992. 58 с.

7.     Дикарев В.А. Программа определения структуры системных отношений (Strukture SA): 2001610938 Рос. Федерация. № 2001610680; заявл. 01.06.01, зарегистр. 30.07.01.

8.     Потапов А.Н., Овчаров В.В., Кинчая О.Т. Адекватность АИС О ЭТК-иерархия: свид. 2013616624 Рос. Федерация. № 2013614737; заявл. 04.06.2013, зарегистрир. 12.07.2013.

9.     Назаров Т.И. Конфликтоустойчивость АСУ ОРЭС: свид. № 2015610377 Рос. Федерация. № 2014661423; заявл. 05.11.2014, зарегистр. 12.01.2015.