автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Исследование и разработка графического программного обеспечения для наблюдения за дислокацией и действиями морских и воздушных судов

РОССИЙСКАЯ АКАДЕШШ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ

На прлвах рукописи Для служебного пользования

Экз. Н

Васильев Александр Алексеевич

ИССЛЕДОВАНИЕ Я РАЗРАБОТКА ГРАФИЧЕСКОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДИСЛОКАЦИЕЙ И ДЕЙСТВИЯМИ КОРСКИК И ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

06.13.11 - математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей

Автореферат диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток - 193?.

и а

Работа выполнена в Институте автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАИ.

Научный руководитель: - кандидат физико-математических наук

В.А. Бобков

Официальные оппоненты: - доктор физико-математических наук

Е.А. Нурминский - кандидат технических наук В.П. Болотов

Ведущее предприятие: Вычислительный центр ДВО РАН

Защита состоится " " 1992 г. в часов на

заседании Специализированного совета К 003.30.01 в Институте

автоматики .. процессов управления Дальневосточного отделения РАН по адресу: 690032, г.Владивосток, ул.Радио, Б

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института автоматики и процессов управления ДВО РАН

Автореферат разослан " ^" и, 1992 г.

Ученый секретарь Спецна-еизирова иного

сочета, к.т.н. Б-И' коган

О

Обгдя характеристика работы

Актуальность проблеск. во многих области к человеческой деятельности возникает необходимость осуществлять, постоянный контроль за состоянием потенциально опасных объектов искусственного или естественного происхождения с целью предотвращения или ослабления последствий нежелательного развития связанны* с ними событий. Большое значение при этом имеет наличие средств, способных облегчить груд и до известной степени продублировать деятельность осуществляющего контроль дежурного оператора. К числу таких средств относится программное обеспечение (ПО), предоставляющее информации об объекте наблюдения а) по запросу оператора и б) з случае возникновения аномальной ситуации, привлекая внимание оператора звуковым сигналом. Минимальный состав подобного ПО вкдичает 3 компоненты: базу данник по объекту набхядення с соответствующими средствами управ- . лекня, экспертную систем;/, не прерывно оценивающую состояние объекта, и графическую систему, слуаащую посредником между оператором и остальным ПО и ведущую с первым активный диалог; экспертная система и база данник, с одной сторона, и средства графического отображения информации, с другой стороны, могут размещаться иа ЭВМ различной мощности. Разработка каждой из компонент триади представляет собой крупную задачу, и а на стоячей работе внимание било сосредоточено на однед из чин, а именно, на графической системе.

Для оказания полноценной помощи оператору ПО обязано учитывать многочисленные правила отображения обстановки, принятие для конкретной проблемной области, и создавать привычный для оператора зрительный образ наблюдаемого объекта. Разработать универсальное ПО с подобными требованиями, пригодное для использования в разнообразная областях, затруднительно, и более реальной является задача создания программного обеспечения, ориентированного на применение в ряде смежных областей. В' данной диссертационной работе с качестве такой объединяющей Области рассматривается наблюдение эа движением и действиями воэдуаиых и морских судов на обширной океанской акватории.

Некоторые программные симплексы (EAGLE, TIPB и др.), выполняющие сторожевую и .справочио-информационную Функции, опирающиеся на работу экспертной системы и имеющие до некоторой

степени сходные с бы0ра«ной в диссертации области прилог^ния, также испольгуат для обяеиия с пользователем средства машинной графики. Но для них не является характерным Формирование графического объяснения слог.иьасйся ситуации с демонстрацией динамики развития событий на фоне растрового иэобрахенин высокоточное; харти в широкой диапазоне масштабов, хотя сочетание перечисленных свойств проаленно-оризнтироаанного иэобрааения является существенным для быстрого восприятия и однозначного понимания обстановки о региона, соизмеримом по размеру с площадью поверхности земного sapa. Данное обстоятельство дополнительно подчеркивает актуальность задачи создания специализированного графического прогр&кзшого обеспечении с указанный:-; функциями, которая рьаается a isa стоящей диссертационной работе.

Циссертационшш работа выполнялась с ранках работ по тем« "Кадр ДЗО", проводимых в ИЙПУ ДНО ÄJI СССР.

Цель» дидсертанр-орцсй p^sprij яэляется разработка и исследование матгиагичвекого и программного обеспечен«;! специализи-' рованной графической системы, предназначенной для изобраьения днелокзмкз! и действий морских и воздуаныг судов а о запросу от оператора или экспортной системы.

К ££Ш£ШИ_3£Ааага4 диссертационной работы огпосатса-

- разработка ¿¡рл.чтектуры и р«ал;гзйциа программного обеспечения Графической систему, распределенной между 2-мя разнотипными DB;5, ведущей диалог с опзраюрон и экспертной системой, обк-ч

занно'й исподьаога^ь ддииыг, ярдвимые во внешней памяти : лз-

> •

нын ЭВМ, и взгшмодеяствукяцей с йойьбим числом г.спомогг.тель-

иии программны» средств,

- исследование s¡ разработка методов получения статического и динамического проблемно-ориентированного изображения с различными явными приоритетами видимости;

- исследование и разработка методов получения, хранения и опз-ративкого использовании растровых изображений карт высокого раэреаекия (10е - 10® пикселов) на ЭВМ со средним объемом основной памяти (2 - 16 Шайт).

В процессе рсаекия иазгйикцх задач ясяучвнн результата, которые оыиосатся г.а защиту днгсзртацисжной работы:

- метод построения ажгоритиог» r,r.z отсачеи^я и растров«. .'о ска-нирооання миогоугольнмксз;

- метод генерации растрового иэобрзг.еикя писокого разрешения на ЭВ!1 с объемом оперативкой п~г:пти кеныии?«, чем размер буфера кадра, при условии, что иэобр^аениз характеризуется наличием протяженный моноцветки* областей;

- метод автоматического размещения услсв:шх знаков фиксировании» размеров н ориентации; ,

- архитектура распределенной иктсрактизной графической систеки специального назначения.

Научная яоччзуа полученных результатов.

Метод построения алгорит;!оз ддп отсечения и растрового сканирования мкогоуголькнкоз базируется на свойства» границы описываемой фигуры и отличается от большинства методов данного класса тем, что некгючавт нгобкоцкность анахи»?. особях случаев, возникаю^«« при прожояленки тестояего гуча через перс;:ии многоугольника.

Метод генерации растрового изобретения высокого разрешения испогьзует оригинальную структуру iatuiss, назидкну» разрз-Kcittwt буфером кадра, для которой выседска оптимальная величина приращения относящейся к растрозой строке подструктуры даиняя, обеспечипакпзаз киника леность рреиениих затрат на процесс генерации изображения в целом.

Метод апгсг/атического разме^гния условник знаков опирается на предложенную автором модель ик взаимодействия и отличается CUCOKHM бцстродействмем, позволявшим применять его в интерактивном роЕпма.

Новизна архитектурного ревеиия заключается в организации совместной работы оператора, экспертной н графической систем с целью контроля за развитием событий в потенциально опасно/1 обстановке таким образом, что графическая система в состояния выполнять в совмеценноя режиме спраясчно-икфориационную и сторожевую функции. Для архитектуры системы характерны:

- распределенность программного обеспечения между основной (ЕС ЭВМ) и сателлитной С IBM PC/AT) ЭВМ;

- осуществление связи между распределенными компонентами согласно специально разработанному интерфейсу, который в основном отражает взаимодействие графической системы с эк-г спертной системой и допускает гибкое расиирение путем введения сообщений новых типов;

- включение в состав система функций базовой машинной графики с целью достижения динамических эффектов изображения и получения планов изображения с различными явными приоритетами видимости;

- повкиение надежности системы за счет включения в ее состав средств, учитывающих невысокую стабильность работы ЭВМ Единой Системы и сникающих вероятность потери сообщений от экспертной система в случае сооя ЭВМ.

зультаты легли в основу 2-х выполненных автором программных систем, получивдих названия ГРОТ (графический ОТвет) и ПРОК (Подготовка Растровых Образов Карт вйсокого разрешения). Система ГРОТ внедрена в в/ч 31204, система ПРОК - в производственном объединении Даяьаэрогеодезия.

Дпрпяания рябат». Основные результаты диссертационной работы и отдельные е? положения докладывались на заседании Комиссии по системному математическому обеспечении) Координационного. комитета по вычислительной технике АН СССР (Владивосток, 1983), Всес-озной конференции по проблемам машинной графики и цифровой обработки изображений (Владивосток, 1985), Всесоюзном совещании исполнителей работ по программе фундаментальных исследований в области искусственного интеллекта (Москва, 1990), семинаре в в/ч 30895 (Ленинград, 1990), совместном заседании Научного совета по прикладным проблемам АН СССР и Научного совета по . проблеме "Искусственный интеллект" (Ленинград, 1991).

Публикании. По теме диссертации автором самостоятельно и в соавторстве опубликовано 6 работ.

введения, 4-х глав, заключения, списка литературы, содержащего 125 наименований и приложений. Текст диссертации занимает 154 страницы, включая 17 рисунков и 1 таблицу.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность проблемы создания графических программных средств Для наблюдения за потенциально опасной обстановкой, ставится цель диссертационной работы и перечисляются основные задачи, которые необходимо ревить на , пути к ее достижению.

3 первой главе задача создания графической системы для наблюдения за дислокацией и действиями морских и воздувных судов (ГСЯДС), взаимодействующей ' с экспертной системой и средствами управления базой данных, размещенными на основной ЭВМ (ЕС ЭВМ), и выводящей изображение на сателлиткой ЭВМ (ПЭВМ типа IBM PC/AT), формулируется более детально. На основании обзора литературы и анализа функций системы делается вывод о том, что практическому ревени» задачи должны предшествовать исследования в таких областях машинной графики, как получение и использование цифровых карт местности, анимация графического изображения в реальном врекенн ив виде машинного Фильма, организация диалога с оператором и Функционирующей в режиме мониторинга экспертной системой, комллексирование программного обеспечения с базой данных наблюдаемых объектов и экспертной системой, распределение графического программного обеспечения между разнотипными ЭВМ. Обвдя задача создания системы распадается на ряд частных задач, к' которым относятся:

- разработка архитектуры системы, в целом, способной дать четкое представление о ее строении путем' описания физической, логической и программной структур;

- распределение функций системы между основной и сателлнтной ЭВК;

- определение интерфейса между распределенными компонентами таким образом, чтобы расширение состава передаваемых сообщений, неизбежно, происходящее по мере развития системы, осу' цествлялось в рамках единожды установленного синтаксиса;

- выбор формы описания проблемно-ориентированных графических элементов и нахождение эффективных алгоритмов их отсечения;

- поиск методов анимации, адекватных характеру проблемно-ориентированного изображения и вычислительным возможностям используемой ЭВМ;

- выбор способа и разработка средств для разрешения конфликтов перекрытия графических элементов с различными явными приоритетами видимости;

- автоматическое размещение нечетко позиционированных графических элементов таким образом, чтобы избежать их взаимного перекрытия и перекрытия с четко позиционированными графическими элементами;

- определение состава операций и Форм представления данных карты региона наблюдения, обеспечивающих ускоренное воспроизведение изображения карты на экране ПЭВМ в широком диапазоне масштабов;

- организация диалоге с пользователем и взаимодействие с экспертной системой, Функционирующей в режиме мониторинга, таким образом, чтобы диалог пользователь - графическая система мог быть прерван при поступлении экстренного сообщения от экспертной системы.

Перечисленные задачи сгруппированы по 3-ем направлениям работы, каждое из которых рассматривается в отдельной главе.

Вторая глава посвящена анализу архитектуры ГСНДС с позиций ее распределенности между 2-ме ЭВМ. Рассматриваются 3 вопроса: аппаратный состав рабочего места пользователя ГСНДС, состав, порядок и место выполнения операций по формированию изображения карты и особенности взаимодействия распределенных компонент системы.

Показывается, что для. рассматриваемой системы целесообразным является оснащение рабочего места пользователя 2-мя дисплеями: а) алфавитно-цифровым, принадлежащим основной ЭВМ, к б) графическим, принадлежащим сателлитной ЭВМ. Такое решение , во-первых, обеспечивает пользователя дополнительным каналом связи с системой и предоставляет возможность иметь перед собой одновременно как данные.запроса, так и данные ответа, и, во-вторцх, упрощает архитектуру системы и повышает ее надежность.

На выбор действий по формированию растрового изображения карты оказали влияние следующие факторы: место расположения входных данных (ЕС ЭВМ), форма их представления (координатное описание линий раздела воды и суии), объем (более 200000 точек, 800 КбаГТ) и требование к создаваемой системе выводить

изображение карты в проекции Меркатора на экране ПЭВМ в широком диапазоне масштабов за время, не превышающее установленного в психологии программирования лимита для . ответа на сложный запрос в графической форме (10 сек), экспериментальные оценки показали, что некоторые обязательные операции по формированию изображения карты полного региона наблюдения (выборка координатного описания из базы данных, выполнение преобразования Меркатора) существенно превышают указанный временной предел. Поэтому было решено разбить процесс преобразования данных береговой линии в растровое -изображение карты на 2 этапа -подготовительный и рабочий - для того, чтобы все продолжительные операции по формированию изображения отнести к подготовительному этапу, выполняемому однократно для всего множества запросов по региону наблюдения, а рабочий этап, повторяемый в каждом ответе на запрос пользователя или монитора обстановки,. образовать из минимально необходимых и максимально быстрых операций. Главной особенность» принятого разбиения является решение отнести к подготовительному этапу операцию генерации растрового изображения высокого раэреиения, сохраняющего точность оцифровки береговой линии (20") и требуюпего разработки методов и программных средств, обеспечивавших создание на обычных ЭВМ растровых изображений с разрешением свыие 10000 по каждому измерению. Подготовительный этап производится на ЕС ЭВМ н завершается пересылкой данных растрового изображения карты на персональную ЭВМ, рабочий этап выполняется только на ПЭВМ.

Установлено, что механизм взаимодействия распределенных компонент ГСНДС на логическом уровне имеет симплексный характер, чему способствовали решения оснастить рабочее место пользователя 2-мя дисплеями и осуществить разовую пересалку данных

v

карты полного региона на сателлктную ЭВМ. С учетом этого факта был спроектирован интерфейс между распределенными компонентами системы, согласно которому поток данных между компонентами разбивается на отдельные порции, названные .сообщениями и обязанные отвечать ряду требований:

- быть полностью определенными для выполнения инициируемых ими функций и не создавать оснований для наруяеиия симплексного характера логического соединения распределенных компонент;

- состоять из членов, которые обеспечивают их быструю интерпретацию на сателлитной ЭВМ;'

- иметь такой синтаксис; который позволял бы контролировать правильность составление сообщения независимо от его семантики.

Требования удовлетворяются в результате:

- анализа Функций ГСВДС и соответствующего информационного исполнения сообщений;'

- выбора Формата представления данных сообщения совпадающим с внутренним представлением данных сателлитной ЭВМ;

- строгой типизации полей данных сообщения.

Одной из оснобшх - особенностей предложенного интерфейса является сознательное допущение возможной неполноты данных в теле сообщения для формирования некоторых элементов изображения. Данная особенность есть проявление одной из основополагающих идей рассматриваемой системы: на основной ЭВМ располагается не конструктор изображения, детально расписывающий местонахождение и вид всея графических элементов, а Инициатор создания изображения, сообщающий Исполнителю минимум сведений, необходимых для выполнения данной функции. Остальные,сведения, достаточные для построения изображения, Исполнитель обязан получить самостоятельно, пользуясь ливъ значениями операнда <код сообщения» и общими с Инициатором знаниями о проблемной области.

В третьей гдапс рассматриваются решения задач, связанных с разработкой математического и программного обеспечения каждой из распределенных компонент системы - инициатора Функций, размеяеН1ЮГо на основной ЭВМ, и Исполнителя функций, размещенного на сателлитной ЭВМ.

Проектирование первой из них - Инициатора, функций - имеет значительную начальную базу в виде - программных средств доступа к данным наблюдаемых объектов, связи параллельных процессов на основной ЭВМ, передачи данных на.сателлнтную ЭВМ и ведения диалога с оператором. Поэтому основная задача разработки Инициатора заключается в комплексиров&нии имеющихся программных средств в единое целое, способное'.должным образом подготовить и передать данные для Исполнителя функций.

и

В. результата сравнительного анализа нескольких вариантов архитектурного ревення инициатора функций показано, что наиболее предпочтительным является вариант организации работы Инициатора в вид« 4-х параллельных процессов, выполняваия:

- обслуживание экспертной системы, производящей непрерывную оценку обстановки в регионе наблюдения;

- обслуживание дежурного оператора, обрекающегося к гсндс с запросом на обзорное изображение или на генерации данных машинного фильма;

- слияние потоков сообщения от экспертной системы и дежурного оператора м сохранение их во внеангй памяти на случая сбои ЭВМ;

- пересылку сообщений на сателлит»?» ЭЕН.

Подобная организация в совокупности с введенной системой приоритетов сообщений обеспечивает скорую достатку на сатал-лпнную ЭВК экстренных сообцгнип л скизае? риск их потери в случае сбоев осногноА ЭВИ,

Для Исполнителя Функций ГСНДС рассматриваются задачи формирования и отсечения нроблснно-ориентированиих элементов изображения, размещения нечетко позиционированных условных знаков, разреаения конфликтов перекрытия элементов изображения с различными явными приоритетами видимости, достижения динамических эффектов •и организации диалога с пользователям и остальным программным обеспечением комплекса.

В рамкаж задачи Формирования изображения выводятся уравнение больаого крура и параметрическое уравнение дуги окружности, определенной ка попер хностм сферы. Показывается, что отсечение данных графических элементов эффективнее производить скачала, по долготе, а затем по вироте. отмечается, что для за-дивки внутренней части области, опредесенной на поверхности сферы, в отличие от определенных на плоскости областей, недостаточно только определения-границы области в виде упорядоченной последовательности координат ее вершин, необходимо также соблюдение правила фиксации'внутренней части области по ту или иную сторону от границы при ее трассировке Приводятся методы отсечения лииейнык и плоцадних графических элементов, определенных на поверхности сферы.

Для решения задачи автоматического размещения условных знаков предлагается оригинальный метод, согласно которому:

а) все знаки разделяются на чатко позиционированные и нечетко позиционированные, причем относительно последних предполагается, что каждый кз ник образует ассоциацию с каким-либо из первых знаков и ограничен в своем перемещении небольшим контуром вокруг ассоциированного знака;

б) после позиционирования нечетко позиционированный знак считается четко позиционировании» знаком;

в) позиционирований знака заключается в нахождении точки пересечения контура его допустимого перемещения с вектором равнодействующей силу

,_ г.я

= (гл, гл) г л = п - гз,

Л * 1

действующей на ассоциированный с ним чег'ко позиционированный 1-ый условный знак со стороны остальных четко позиционированных условных знаков.

Кет од является достаточно быстродействующим для применения в интерактивных системах.

Показывается, что. разрешение конфликтов перекрытия элементов изображения с различными явными приоритетами видимости в условиях ГСНДС Эффективнее производить на этапе разложения элементов на отрезки растровых строк и отдельные пикселы. Для обеспечения такого резения в программную структуру системы введены диспетчирувциз модуль, процедуры базовой машинной графики и специальная структура данных, сохраняющая след наиболее приоритетных графических вхсмснтов.

Для анимации формируемого системой изображения предложен -метод, названный методом мажкадровоа разности. Он основывается на такой особенности проблемно-ориентированного изображения, как сосредоточенность изменений от кадра к кадру на небольших по размеру участках, и заключается в вычислении и выводе на экран только этих изменений. Применение метода позволяет исключить или существенно снизить использование операции чтения данных из аппаратного буфера кадра перед очередноЧ запись» в него изображения подвижного элемента, детально описывается применение метода для генерации данных машинного'фильма и для

графического объяснения динамически раэвнваюзеяся ситуации в режиме реального времени на адаптера» ПЗВИ различных типов.

Задача организации интерактивного рек.чиа работы Исполни» теля функций отличается от традиционной постановки тем, что' Исполнитель обязан реагировать на действия 2-х источников управления, действующих одногреконно и независимо друг от друга - оператора сатеадитпой ЭВИ и Иницптора Функций, размещенного на основной ЭВИ. Для ее решения 9 работе предлагается механизм, вкяючаэднй 2 логически» событийных устройства ввода С раздельными очередями отчетов о гуоасаедвих событиях свода и Функциональный иодуль, фигьтруюдкй поток отчегоо о собнтиях ввода остальному программному обеспечение Исполингеля функций на осиоьанин принятых для ГСНДС правил м приоритвтоэ обрабатываемого и очередного сообщений от Инициатора функций. Такой механизм позволяет исключить иеоЗкодкмость использования в проблемно-ориентированных модулях правил очередности обработки событий ввода и тем самим повысить гибкость счстсмы в целом.

В нехаеахМ-ЕДааа рассматриваются методы и структуры данных для . создания и использования растровых нэозразений высокого разрешения..

Предлагается метод построения алгоритмов д*я отсечения и растрового сканирования областей, огранэтешмя отрезками прямых и дугам» окружностей, который основывается на подсчете числа пересечений тестового луча с границей области и, в отличие от большинства аналогичных методов, не требует анализа особых случаев прохождения луча через точку излома границы. В методе используется понятие пояупересечениз. Под полупаресечением отрезка и прямой понимается-такое их взаимное расположение, при котором отрезок и прямая, во-переих, имеат единственную общую точку и, во-вторых, эта точка совпадает, с одним из концов отрезка. Все остальные точхя отреэха лежат по ту или другую сторону от прямой. Аналогичным образом вводится понятие полупересечения прямой и дуги окружности.

Все полупересечения рааделтэтея на 2 группы. Условно их можно назвать группой "+" и группой которые обозначают

нахождение участков границы по одну или другую сторону от луча. Пользуясь понятием полупересечения, можно найти отнояе-ние произвольной точки Р={х, у} к обрабатываемой (отсекаемой,

и

сканируемой) ^зласти. Для этого необходимо провести из точки Р луч в произвольном направлении и подсчитать число полупересечений жуча с границей Фигуры. В тек точках, что обычно принимают за типичное пересечение, к числу полупересечений каждой иэ групп необходимо добавить по "1".

Используя найденные числа полупересечений (а* н п-), можно алгоритмически определить отноаение точки Р к фигуре: Al. Если п» + и- = 2-к + 1, где к = 0, 1,.., то точка Р находится на ребре, частично лежащем на тестирующем луче, и не принадлежит ни одной нэ вершин ребра. Если данное условие не выполняется, то перейти к А2. А2. Если ala (n+, n~) = 2-k + 1, где к = 0, 1,.., то точка F является внутренней по отковени» к фигуре, иначе - -внешней.

Для решения задачи генерации растрового изображения высокого разрешения иа SBK с ограниченным ресурсом оп предлагается динамично заполняема^ структура данных, названная разреженным буфером кадра (РБК), и метод ее использования. Структура данных служит для накопления описателей отрезков растровых строк с учетом их временного приоритета видимости, которые по заполнении РБК выгружавтсв в ряд последовательно организованных Файлов, соответствующих горизонтальным полосам генерируемого изображения. После заверявшая формирования описателей отрезков растровых строк РБК усекается до высоты одной полосы и в цикле для каждой полосы производится считывание ранее выгруженных, описателей отрезков растровых строк, разрешение конфликтов их перекрытие в соответствии с временным приоритетом видимости и вывод последовательности растровых строк в итоговый. Файл. Уменьшая высоту полосы изображения, можно создавать растровые изображения, довольно высокого разрежения, ограниченного лияь 2-ия условиями: а) ОД ЭВМ должна быть достаточной для того, чтобы вмещать ядро РБК я ее программное обеспечение, б) вне-яняя память должна быть достаточной для того, чтобы содержать описатели всех получаемых »треэков растровых строк.

Процесс генерации растрового изображения с использованием РБК занимает продолжительное время,.которое существенно зависит от размера приращения структуры данных отдельной растровой строки, являющейся частью РБХ. В работе определен размер при-

IS

ращения, обеспечивающий минимум временных затрат на весь процесс генерации изображения и выражаемый формулой:

(T*i„ + 2 •To«f'Tia)°-e - Тш

q = Vit»---

Той*

где

Vin - предельный размер структура дакних строки » оперативной

памяти, правыаенне которого требует выгрузки РБК; Tir» = Tmaiioo + Тirm» + loopy - временные затраты на перераспределение ОП и копирование данных растровой строки; Tout - время выгрузки структуры данных строки размером Vin ■ 0.5-q.

От.санные выше методы и структура данных были использованы при реализации автономной системы подготовки—растровых образов карт (ПРОХ), которая была применена для получения изображения карты северной части тихоокеанского региона (71°40'с.ы. - 2<Ч0'с.а., 102°40'з.д. - 100°40'з.д.) на растре с аагом 15", т.о. с разреиением 16600 * 37SOO.

Подготовленная кагта интенсивно используется графической систеной для наблюдения за дислокацией и действия:*» морских и воздувиын судов, для которой существенным является подпоа время выборки данных карты и формирование на их основе изображения на экране графического дисплея. В целя: минимизации данного времени бага произведена экспериментальная проверка затрат на выборку для 3-х типов организации данных карты. Выяснено, что' наиболее оптимальное сочетание времени выборки с компактностью представления данных достигается при раздельной хранении справочника карты и- собственно описателей растровых строк. Показано такае, что такая организация данных наиболее перспективна при увеличении размеров региона наблюдения.

Основные результаты работы

В диссертационной работе получени следующие основные результаты:

1. Предложены методы и архитектурные решения для создания специализированных графических систем, ориентированных на

проставление данник о дислокации и действиях морских и воэ~

дуинах судои, в та;! чкслз:

- разработан* яогическая структура системы, учитывающая ее р&спрекегекгща характер, многозадачность, ьзакмодейстане с различными базами данных, вкспертной системой, средой накопления сообщен;;",, средствам исагкапиниой связи и сред-стсаки интерактивного взаимодействия с пользователем. Структура учитывает ненадежность используемой вычислительной техники и вкшчает элементы защиты передаваемых сообщен!^ от сбоев ЭЬМ;

- определены интерфейс между распределенными компонентами системы к правила «онструироваиия составляющих его сообщений , предусматривающие развитие интерфейса по мере развития системы без изменения процедуры синтаксического контроля;

- установлен порядок обработки управляющих воздействий от пользователя системы и монитора обстановки, учигые&юций степень тревогности ситуации, обнаруженной экспертной системой. Порядок предусматривает «синхронность наступления событий управления, накопление их описаний р. очередях, р&издравание по приоритетам с сохранение;; кроноиогии поступления к "естественность" поведения системы'в диалоге с 2-ме собеседника«:;

- найден способ реиениг, задачи автоматического размещения нечетко позиционированных условник знаков специального назначения при условии, что знаки имеют сосредоточенный характер или невысокую степень' протяженности;

- предложен метод анимации растрового кзобра£ения, основанный на мегкадровой разности, и рассмотрены способы его реализации рркмепительно к различный тншде графических адаптеров ПЭВМ. Реализация метода произведена в 2-х вариантах: дня просмотра ранее сгенерированного изображений в виде машинного фнльиа и дек достижения анимации в режиме реального времени;

- обоснован выбор способа разрешения конфликтов перекрытия графически* зл-екектов с явными приоритетами видимости, основанного на использовании буфера приоритетов.

2. Разработан котод построения алгоритмов для стсвчення и растрового сканирования многоугольников и областей, ограниченна к. ломаными и дугекн окружностей. Метод равносилен по быстродействия метода«, базируется на. подсчете числа пересечений тестового луча с границей области, «о, в отличие от гшх, • не требует дополнительного анализа характера переселений б точкал экстремума гранкцц.

3. Предложен метод генерации гчегроэия изображены.1 зисокого разрешения на ЭРИ с недостаточным ресурсом сператизноп памяти при условии прообладанич в изображении протазекпг!:? но-нсцветш)« областей. Метод иглсяъзуег оригинальную структуру дапнцх, для которой рассчитана оптмалыл'л вслич^ча динамического прирацеиил, обчепечизакизая и1т::".гльность

затрат на процесс генерации ¡-.аобгажекиа в цэлом.

4. в результате сравнения различных типов организации дайнах растрового изображения высо/.ого разрълзния на вчегш^м носителе и анализа зар&хтеркых ':чрт изображения карта определено оптимальное сочетания ког^пах-гности представления ланкнх со скорость» их икорки .« 'найден способ ускорения процедуру нлсптабирования-'мобраг.с^я квртн. Показан'), что оптимум достигается при раздельной организации данных, д аведеиие дополнительной операции - слияния отрезков - а процедуру масштабного преобразования изображения сокраадст время со выполнения на 15-2СХ.

5. Разработана и реализована расярода-гониая интерактивная графическая система ГРОТ, предназначенная дяя представления на экране персональной ЭВМ состояния обстановки и развития событий на участках океансгсоЯ акватории в широком диапазоне касгатабов. Оригинальной чертой система является совместное

. выполнение справсчко-инфоряацнонной н сторозезой функция, обеспечивающих тревожное оповещение о возникновении аномальной ситуации з регионе наблюдения с последующим графическим объяснением и ответа на вопроси пользователя в графическом виде.

■ 8 . Разработана и реализована система подготовки растром* образов каг;т п?ои, характерной чертой которой является способность Формировать растровые изображения с разрешением до 65538 * 65В36 пикселов на типичной ЕС ЭВМ. Система ПРОК 5ыла

использована для подготовки прецизионного (с вагон 15") растрового изображений карта северной части тихоокеанского региона с границами (71°40*с.в, - 2°40'с.ш., 102°40"в.д. -100°40'Э.Д.)

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Васильев Д.А. Способ построения алгоритмов для обработки

многоугольника в базовое* графической системе //Управя. системы и машины.- 1985,- Е 5,- С, 76-76.

2. Васильев п.а. вавод многоугольника в базовой графической

системе //Тез. докл. Вс&союз. коиф. по проел, наш. граф. и цифр. обр. иэоер., Владивосток, 24-28 сект.' 1806 г.Владивосток: ИМУ ДВВП АН СССР, 1885.- С.43-47.

3. Бобков. В.а., Бел«, с.Б., Васильев A.A. Интерфейс с рабочей

станцией в реализации графического стандарта GKS //Системное программное обеспечение автоматизации научных исследований.- Владивосток: ШШУ ДЕНЦ Ш СССР, 1986.- С.В4 - IOS. .

4. Васильев А. А., Белов С.Е. Два подхода к реализации рабочих

станций в базовой графической системе со стакдартеын интерфейсом //Тр. 3-й Всесоюз. коиф.по проба, кап. граф. и цифр. обр. изобр., Владивосток, 24-26 сент. 1986 /КАПУ ДЕО ДН СССР.- Владивосток, 188Й.- с.12-20.- Рук. деп. в ВИНИТИ 14.0S.68, Е 4381-В88.

5. Говор В.И., Денисов С.Б., Васильев Д.Г.. и др. Средства гра-

фического отображение s комплексе ЭС //Отчет о НИР "Кадр ДВО" (промесу*.) /ИйПУ ДВО fûl СССР; Руководитель Клецэв A.C.- ¡21768,- Владивосток, 198Э.- Кн.3.~ Гл.е.- С.44-78.

6. Васильев A.A. Программное обеспечение для растровых

устройств с высоким разрешением //Геодезия и картография.- 1980.- И 8.- с.46-45,