автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование и разработка систем радиосвязи с учетом человеко-машинного интерфейса

На правах рукописи

ДЕВИЦЫНА Светлана Николаевна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ С УЧЕТОМ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства

телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ижевский государственный технический университет»

(ГОУВПО «ИжГТУ»)

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Хворенков В.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Нистюк А.И. кандидат технических наук Хаба Б.С.

Ведущая организация: ОАО «Ижевский радиозавод»

Защита диссертации состоится «29» июня 2005 г. в 10.00 часов

на заседании Диссертационного Совета К 212. 065. 01 в ГОУ ВПО «ИжГТУ» по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, прошу высылать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «ИжГТУ»

Автореферат разослан «25» мая 2005 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета канд.техн.наук, доцент

В.Н. Сяктерев

2>ОР& №52

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При проектировании современных телекоммуникационных систем (ТС) основное внимание уделяется оптимизации их свойств, повышению качества и надежности функционирования всех элементов системы. Телекоммуникационные системы обеспечивают обмен информацией между абонентами, при этом абонент является не только пользователем, но и оператором процесса обмена в системах и сетях связи. Следовательно, ТС можно рассматривать, как систему «человек-машина», одним из звеньев которой является человек-оператор.

При проектировании систем связи сложилась опасная практика игнорирования проблем взаимодействия между человеческими и техническими подсистемами, что влечет за собой риск возникновения непредвиденной ситуации. Вследствие этого новым аспектом в проблеме надежности системы связи становится исследование ситуаций, вызванных ошибкой, бездействием или недостаточным быстродействием человека-оператора. В процессе разработки новых методов учета человеческого фактора возможно преодоление указанной проблемы.

В настоящее время существуют работы, описывающие методику математического моделирования телекоммуникационных систем с учетом нестационарности каналов связи и высокого уровня помех. Однако предложенные математические модели не отражают влияние ошибки человека-оператора на функционирование системы. Ряд работ по инженерной психологии посвящен системному анализу операторской деятельности. Несмотря на большое число публикаций, в них не рассматривается количественная оценка деятельности оператора системы радиосвязи с учетом всех влияющих факторов. Предложенные модели операторской деятельности не характеризуют телекоммуникационную систему как единое целое.

При разработке высоконадежных систем радиосвязи возникает ряд проблем:

- неразработанность теоретического и методологического аппарата прикладного исследования деятельности человека в телекоммуникационной системе;

- малочисленность, фрагментарность и нескоординированный характер исследований деятельности человека в телекоммуникационной системе.

Таким образом, актуальность и практическую значимость приобретает разработка методов оптимального управления телекоммуникационной системой в условиях ограниченности ресурсов, с учетом влияния человеческого фактора, и создание в конечном итоге нового поколения систем связи, отвечающих всем современным требованиям.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является разработка методов повышения эффективности раб й системы

путем оптимизации управления ее параметрами в условиях ограниченности ресурсов и при наличии ошибок оператора.

Дяя достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

разработка математической модели ТС с управлением, учитывающей влияние ошибок человека-оператора;

разработка алгоритмов управления параметрами системы на основании полученной модели;

оценка эффективности алгоритмов управления, с учетом минимизации затрат на введение управления;

- проведение экспериментальных исследований операторской деятельности и создание модели функционирования оператора с учетом его индивидуальных характеристик и условий работы;

разработка рекомендаций по повышению эффективности операторской деятельности в ТС.

Предмет исследования. Предметом исследования является система радиосвязи (телекоммуникационная система), характеризующаяся наличием ошибок человека-оператора и ограниченностью ресурсов.

Методы исследования. Методы основаны на использовании абстрактной алгебры, аппарата разностных уравнений, заданных на алгебраических структурах, методов математической статистики, теории игр и методов линейного программирования, моделировании на ЭВМ, методов планирования экспериментов и статистических методов обработки экспериментальных данных.

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:

- разработана математическая модель ТС в виде системы разностных уравнений, заданных на конечных алгебраических структурах, учитывающая ошибки оператора и управляющее воздействие;

- проведено имитационное моделирование деятельности оператора системы радиосвязи, работающего в стационарных и полевых условиях, с использованием результатов экспериментальных исследований операторской деятельности;

- синтезированы и исследованы алгоритмы оценки и управления системой радиосвязи на основе предложенных математических моделей;

- получены качественные характеристики разработанных алгоритмов оценки и управления.

Практическую ценность представляют:

- предложенная методика математического моделирования системы радиосвязи, позволяющая на стадии проектирования синтезировать и исследовать алгоритмы оценивания и управления параметрами системы;

- экспериментальные данные, полученные при исследовании операторской деятельности, которые могут быть использованы при имитационном моделировании системы радиосвязи и для разработки рекомендаций по повышению эффективности работы оператора;

} .-■» 5

{ ...1 Ж * •

- рекомендации по конструктивному выполнению пульта управления системой радиосвязи.

Реализация в промышленности. Разработанные модели и алгоритмы использованы при разработке корреспондентской радиостанции Р-353 СМ, серийно выпускаемой ОАО «Сарапульский радиозавод».

Диссертационная работа основана на результатах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполненных по постановлению Правительства РФ, по планам НИОКР министерства образования РФ, научно-технической программе «Промышленные технологию), научно-технической программе «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (подпрограмма «Электроника», раздел «Радиоэлектронные компоненты и устройства»). Результаты работы также использовались в учебном процессе кафедр «Сети связи и телекоммуникационные системы» и «Радиотехника» ГОУ ВПО «ИжГТУ», при проведении практических занятий по специальным дисциплинам (Кодирование и цифровая обработка сигналов; основы построения радиотехнических систем).

Апробация работы. Основные научные положения и практические результаты диссертационной работы обсуждались на: международных научно-технических конференциях «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 1999г., 2000г., 2001г.); 32-й межвузовской научно-технической конференции ИжГТУ (Ижевск, 2000г.); научно-технической конференции «Приборостроение в XXI веке: интеграция науки, образования и производства» (Ижевск, 2004г.), научно-практической конференции «Радиоэлектроника и связь» (Ижевск, 2005г.).

Личный вклад. Все результаты, представленные в диссертационной работе, получены соискателем лично. Соискателем сформулирована проблема, поставлены задачи, обеспечивающие ее решение, получены и обоснованны новые научные результаты, сформулированы основные положения, выводы и рекомендации защищаемой диссертации. Работы, выполненные в соавторстве, объединены общей концепцией решения поставленных задач, предложенных соискателем. Экспериментальные исследования деятельности оператора системы радиосвязи и моделирование проводились непосредственно соискателем.

Публикации. Основные научные результаты по теме диссертации опубликованы в 6 научных работах, в том числе: 3 статьи в материалах международных научно-технических конференций, 1 работа в тезисах докладов межвузовской научно-технической конференции; 2 статьи в материалах научно-технической конференции.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 162 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения и четырех приложений. Основной текст занимает 142 страницы, приложения - 20 страниц. Список литературы содержит 158 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель работы и задачи исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту и краткое содержание работы по главам.

В первой главе проведен обзор и анализ существующих методов проектирования ТС, методов исследования процессов функционирования систем «человек-машина» (СЧМ), обоснована необходимость проведения исследований. Приведена общая характеристика моделей операторской деятельности, классификация ошибок человека-оператора.

Современная система связи с управлением представлена в виде структурной схемы (рис. 1). Составными частями схемы являются: система связи (объект управления); система контроля; система управления. Система связи представляет собой комплекс оборудования центральной (ЦС) и абонентских (АС) станций. К функциям центральной станции относятся: организация обмена информацией между ЦС и АС, мониторинг исправности и готовности канала связи к передаче сообщения. Блок «Абонентская станция» включает устройство обмена и человека-оператора. Устройство обмена представляет собой пульт оператора, который может быть переносным или стационарным. Пульт состоит из устройств отображения и ввода информации (дисплей и клавиатура).

Датчики состояния обеспечивают непрерывный контроль состояния системы связи. К функциям системы управления относятся: сбор и обработка информации о состоянии объектов управления, поступившей с датчиков системы контроля; принятие решения о введении управления при несоответствии контролируемых параметров заданным; исполнение решения о введении управления; слежение за основными параметрами системы для прогнозирования их изменений.

Воздействиями на объект управления являются помехи (сосредоточенные, флуктуационные, импульсные, квазиимпульсные), а также ошибки опера-

ига

клвлл связа

ЦЕНТРАЛЬНА* ^-

СТАНЦИЯ ^__у

{* АБОНЕНТСКАЯ СТАНЦИЯ'

--------

УСТРОЙСТВО и» ЧКЛ О ВЕК-

ОБМЕНА ОПЕРАТОР

- зщк

УСТРОЙСТВО ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ОБ АДАПТИВНОМ УПРАВЛЕНИИ

БЛОК ФОРМИРОВАНИЯ КОМАНД УПРАВЛЕНИЯ

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Рис 1 Укрупненная структурная схема системы радиосвязи

тора. Несмотря на различную природу, все виды ошибок в цифровом канале приводят к одинаковому характеру воздействия на кодовый вектор. В данной работе рассматриваются только ошибки оператора.

Признаком ошибки является нарушение правильности, точности и своевременности внешнего функционирования, результативности. Ошибки оператора возникают при формировании целей и задач деятельности, при приеме и обработке информации, при принятии решений, их исполнении, контроле и коррекции действий. Моделирование профессиональной деятельности рекомендовано проводить на основе экспериментальных исследований механизмов появления ошибок оператора с учетом его психофизиологических особенностей.

Обоснована необходимость разработки математической модели системы связи с управлением. Разрабатываемая математическая модель должна удовлетворять следующим требованиям:

- учитывать ошибки оператора и отражать процесс их наложения на вектор передаваемого сообщения;

- синтезируемые алгоритмы функционирования ТС должны быть рекуррентными для минимизации программно-аппаратных средств;

- разрабатываемые алгоритмы должны быть реализуемы практически, а математическая модель универсальна для решения задач оценивания и управления ТС.

Вторая глава посвящена разработке математической модели ТС с управлением, с учетом влияния ошибок оператора. Для оценки риска появления происшествия в ТС и анализа возможных действий оператора по стабилизации ситуации, предложена логико-информационная модель возникновения критической ситуации в системе радиосвязи (рис. 2). При обнаружении человеком-оператором возникших в системе возмущений, он принимает решение о вмешательстве или невмешательстве в процесс с целью его корректировки. Если принятое решение и действия человека окажутся точными, то они могут привести систему в состояние равновесия - за счет адаптации к возникшему возмущению. Отказ оператора от каких-либо действий рассматривается как отдельная альтернатива - бездействие человека. Ошибочные действия, либо бездействие человека проявляются как опасная ошибка, которая, наряду с опасным отказом техники и при наличии опасного внешнего воздействия со стороны рабочей или внешней среды, приводят к возникновению опасной ситуации. При наличии ошибок человека и при отказе защиты техники она может перерасти в критическую ситуацию, либо завершиться адаптацией. Критическая ситуация может привести к появлению происшествия: при воздействии на человека - к устранению оператора, при воздействии на технику - к аварии, поломке, при воздействии на систему — к устранению системы связи.

Рис 2 Логико-информационная модель возникновения критической ситуации в телекоммуникационной системе

Логико-информационная модель иллюстрирует влияние человеческого фактора на возникновение происшествия в системе связи, поэтому при математическом моделировании ТС предложено ввести в модель компоненту, характеризующую влияние ошибки оператора на работу системы.

Телекоммуникационная система описана уравнениями состояния и наблюдения, определенными на конечных алгебраических структурах. Модель сообщения, с учетом введения управления, можно записать следующим образом:

где - информационный вектор; вектор управления;

л(к+\,к) _ переходная матрица источника сообщения;

г(*+и) - переходная матрица управления;

g - элемент группы;

® - групповая операция (поэлементное сложение по модулю 2).

Вектор сообщения имеет длину п = т + г, где т - длина информационного блока, г - длина блока управляющего воздействия. Следовательно, следует различать информационный вектор и вектор сообщения Хк .

Информационный вектор, векторы управления и сообщения имеют следующие форматы:

х:,ххх„00„ хе{(Ц};

и:,000„1ш„, где ие {0,1};

Х:,хххтш1 Хе{0$.

Модель наблюдения представим следующим образом:

С, &=С(к+1, к) Хк (г)е В{к+1, к)У„ (я), (2)

гДе ?Ы1 {¿) - вектор наблюдения;

Хк (я) - вектор сообщения;

С(к+\,к) - матрица передачи системы;

^ (&) - вектор ошибок оператора;

В{к+\,к) - переходная матрица источника ошибок.

На модель (1,2) накладываются следующие ограничения:

1) В каждый момент времени заданы распределения вероятностей векторов сообщения и ошибки:

Кг\х(%)\

где Пд, Пв - матрицы переходных вероятностей векторов сообщения и ошибок, соответственно.

2) Распределение вероятности вектора управления йк(#) может быть определено в каждый момент времени к=0,1,...

[*(£)]=П^М,

где Пг - матрица переходных вероятностей вектора управления.

3) Множество допустимых комбинаций векторов образует группу над полем Галуа йГ(2).

4) Векторы сообщения, ошибки и управления имеют длину п.

Начальные условия:

ТО. Д. (*).*« [*(*)! ф{£)\ф{г)] • Априорные данные:

Структурная схема модели канала связи с управлением показана на рис. 3.

Переходная матрица состояния определяется характером передаваемой информации, типом используемого кода. Вектор управления и переходная матрица управления формируются в соответствии с разработанными алгоритмами управления.

Переходная матрица управ-Рис. 3 Структурная схема модели ка- ления может формироваться детер-нала связи с управлением: БЗ - блок за- минировано, стохастически или на держки на 1 такт основании разрешения многошаго-

вой игры Г<Н, Ъ, \У>, где Н - матрица выигрыша, W - множество векторов ошибок, Z - множество векторов управления.

Предложенная модель позволяет описать систему связи в динамике, так как на каждом шаге к вид матриц А и В изменяется в соответствии с матрицами переходных вероятностей ПА и Пв-

Распределение вероятности вектора ошибки оператора зависит от матрицы переходных вероятностей Пв:

П/(к, к+1)-Ы_орегк{ё), (3)

где П„{к, ¿+1) - матрица переходных вероятностей векторов ошибок оператора, Рм/_орегк(- начальное распределение вектора ошибок оператора.

Для нахождения вероятности ошибки оператора проведено имитационное моделирование операторской деятельности в ТС. В работе показано, что полная модель деятельности человека может быть получена на основе использования частных моделей с учетом специфики связи между ними, вытекающей из психофизиологических возможностей человека и характерных для данной системы условий его деятельности. В рассматриваемой цифровой системе связи задачей оператора является прием/передача информации путем считывания/введения данных с помощью пульта управления. Оператор работает либо в стационарных условиях, либо в полевых условиях при неблагоприятных климатических воздействиях, либо находясь в движущемся транспорте при воздействии шумов, вибраций. Во всех случаях оператор работает в условиях дефицита времени. Базовая модель источника ошибок оператора, работающего в нормальных условиях, учитывает:

- квалификацию (степень подготовленности) оператора;

- психофизиологические особенности (возраст, пол, физиологические, моральные, эмоциональные и волевые качества и т.п.);

- эргономические факторы (удобство пульта управления, форму кодирования и режим предъявления информации);

- эмоциональную напряженность работы (режим дефицита времени).

С учетом влияющего фактора, в (3) изменяется матрица Пв(к, к+\).

Распределение вероятности ошибки оператора с учетом его квалификации может быть рассчитано:

(,♦.)(*)=ПВ1т(к,к+Г)-Рм>^оРегк(г), (4)

где Пп{к,к + \) - матрица переходных вероятностей ошибок операторов различной квалификации.

Распределение вероятности ошибки оператора с учетом его психофизиологических особенностей:

= (М +1) ■ Ру_орегк (я), (5)

где Пв2(к,к+1) - матрица переходных вероятностей ошибок операторов с различными психофизиологическими особенностями.

Распределение вероятности ошибки оператора с учетом эргономических факторов:

А»3 к+1) • Р»_орегк{я), (6)

где Пвз(к,к+\) — матрица переходных вероятностей ошибок, вызванных эргономическими факторами.

Распределение вероятности ошибки оператора с учетом дефицита времени:

Л,/(*, к +1) ■■ Р*_орегкк), (7)

где П„,(к,к+\) - матрица переходных вероятностей ошибок, вызванных эмоциональной напряженностью.

В работе показано, что на основе базовой модели (3) можно получить модели ошибок операторов, работающих в любых других условиях, если задать соответствующие матрицы переходных вероятностей Пл(к,к+\), отражающие характер ошибок оператора и их динамику.

Модель ошибок оператора, работающего в полевых условиях, учитывает влияние времени суток, погодных условий, изменений температуры на человека-оператора. Вектор сообщения дополняется вектором ошибок оператора, работающего в полевых условиях, распределение вероятности вектора сообщения примет вид:

АпйИ-АЫвЛ^), (8)

где распределение вероятности ошибки оператора, работающего в полевых условиях, определяется выражением:

„„)<*> = Пв/{к,к+1) • Ру*^), (9)

где Пв(с(£, £+1) - матрица переходных вероятностей ошибок оператора, вызванных воздействием неблагоприятных климатических условий.

Модель источника ошибок оператора, работающего в движущемся транспорте, учитывает освещенность, воздействие вибраций и шумов. Распределение вероятности вектора сообщения примет вид:

= (Ю)

где распределение вероятности ошибки оператора, работающего в движущемся транспорте можно определить:

= Пт,т(к, к +1)-¿4^*0?), (11)

где Пат{к,к+\) - матрица переходных вероятностей ошибок оператора, вызванных воздействием шумов и вибраций.

Для формирования требуемой априорной информации при получении матриц переходных вероятностей ошибок оператора Пв(к,к +1) в работе предложено использовать экспериментальные данные.

Целью экспериментальных исследований было получение значений вероятности ошибки оператора в фиксированные отсчеты времени. Операторы были разделены на три группы, в зависимости от их квалификации. Каждая группа операторов была разделена на две подгруппы по виду предъявления информации - звуковой сигнал, либо визуальный сигнал. Звуковая информация предъявлялась одновременно всем операторам группы, визуальная информация предъявлялась каждому оператору индивидуально. Операторы работали с незнакомой информацией без предварительной подготовки, в ходе выполнения

работ было запрещено исправлять обнаруженные ошибки. Информация предъявлялась четырех видов в следующей последовательности: буквенно-цифровая; последовательность арабских цифр; буквенная; двоичная последовательность символов. Результаты эксперимента представлены в виде графиков (рис. 4)

Рис. 4 Вероятность ошибок операторов

В результате эксперимента установлено, что вероятность ошибки ниже у операторов, которым предъявлялась визуальная информация. Большее количество ошибок операторы допускали при наборе буквенно-цифровой информации, меньшее - при наборе двоичной последовательности символов. Самая высокая скорость введения информации наблюдалась при считывании/вводе двоичной последовательности символов. Далее по убыванию скорости - последовательность арабских цифр, буквенная последовательность, буквенно-цифровая последовательность. При переходе от одного вида информации к другому наблюдалось кратковременное увеличение количества ошибок (в ходе адаптации оператора к новому виду информации). Необходимо отметить, что слабая формализуемость деятельности человека-оператора обусловливает некоторую субъективность полученных результатов.

На основе анализа экспериментальных данных получены матрицы переходных вероятностей и рассчитаны распределения вероятностей векторов ошибок операторов с учетом их квалификации, психофизиологических свойств и условий дефицита времени (для базовой модели). Предложенная модель операторской деятельности согласована с моделью всей системы в целом, одновременно отражает индивидуальные особенности человека-оператора, показывая степень его влияния на работу системы.

Таким образом, разработанная модель телекоммуникационной системы позволяет при наложенных ограничениях проводить исследование статистических характеристик источника ошибок оператора в виде распределения вероятностей векторов. Зная распределение вероятности вектора ошибки, можно рас-

считать распределение вероятности вектора наблюдения (измерения), что позволяет разработать алгоритм оценивания и управления цифровой телекоммуникационной системой.

В третьей главе, на основе предложенной математической модели, разработаны и исследованы алгоритмы оценки и управления ТС. В рассматриваемой системе радиосвязи за критерий качества принято значение вероятности > правильного приема сообщения (кодограммы). Для оценки передаваемого кодового вектора предложено воспользоваться критерием МАВ - максимума апостериорной вероятности р\х(1)1?(]^.

Апостериорная вероятность передаваемого сообщения вычисляется по формуле:

Я^Ф*»"*-"«* , (12)

где к- отсчеты времени цикла оценивания; т - отсчеты времени цикла управления.

Условная вероятность наступления события У(_/) при условии, то передавался вектор , определяется:

р[?и)/хфр[#(1®л], (13)

то есть р[рГ(/Ф У)] - вероятность появления вектора ошибки, характеризующая несоответствие принимаемого сообщения передаваемому; /=£й; у=Гп, и -число возможных комбинаций векторов.

Полная вероятность появления вектора наблюдения Р(у') определяется как свертка распределений вероятностей векторов сообщения и ошибок оператора:

(14)

где формат вектора задается выражением (1); * - знак дискретной свертки.

В случае принятия вектора ?(]) принимается решение о передаче вектора , при котором апостериорная вероятность р[дг)/К(у)] максимальна. Данное правило выбора решения можно записать:

0. если р\Хм(0/П.,(Л]=^.г(0/П.,О')]- (15)

Вероятность правильного приема кодового слова определяется выраже- <

нием:

рпп=Ър[т1т)>[т]- (16)

Зависимость вероятности правильного приема от вероятности ошибки в символе, полученная в ходе вычислений для операторов разной квалификации, с учетом вида предъявления информации, показана на рис. 5.

Pxyjuav - распределение апостериорной вероятности (MAB) без учета ошибок оператора;

Pw - распределение вероятное™ правильного приема с учетом ошибок оператора: viz - предъявление вюуальной информации: Pwl_viz - операторы высокой квалификации;

Pw2_viz - операторы сродней квалификации;

Pw3_viz- операторы низкой квалификации; zv - предъявление звуковой информации: Pwl_zv-операторы высокой квалификац ии; Pw2_zv - операторы средней квалификации; Pw3_zv - операторы низкой квалификации

«.1 1 $81. Per }.

Рис. 5 Графики зависимости вероятности правильного приема кодового слова от вероятности ошибки в символе для операторов различной квалификации

Для компенсации ошибки оператора в системе вводится управление. В ходе работы синтезирован алгоритм оптимального управления. Критерием качества принято значение невязки измерения - разницы между предсказанным и полученным значением вектора наблюдения:

(17)

где =C-A{k+\,k) Xt(g)®B{k+\,k)-Wi(g) - предсказанное значение вектора наблюдения.

Выражение для определения оптимального вектора управления, минимизирующего невязку измерения, имеет вид:

Распределение вероятностей вектора управления на (к+1)-ом шаге будет вычисляться по формуле:

П ГЧЫ]= ПгтРк[2(х)]*Рк[2{х)\ (}9)

где распределение вероятностей оценочного вектора управления Рк определятся из матрицы апостериорных вероятностей, вычисляемой по формуле:

Д»)/ _ '-о

ъЮ . (20)

Если в £-тый момент времени вектор наблюдения имеет индекс то в качестве распределения принимается /-тая строка матрицы апостериорных вероятностей, вычисленной по формуле (20).

Распределение вероятностей невязки управления:

(21)

где * - означает операцию свертки с групповой операцией поразрядного сложения по модулю два.

Распределение вероятностей оценочного вектора состояния на произвольном ¿-том шаге определятся из матрицы апостериорных вероятностей, вычисляемой по формуле:

лМ . (22)

Если в к- тый момент времени вектор наблюдения имеет индекс у, то в качестве распределения принимаетсяу-тая строка матрицы апостериорных вероятностей. Аналогично определяется и распределение вероятностей оценочного вектора ошибок

Матрица апостериорных вероятностей вычисляется по следующей формуле:

да! . (23)

ш

Невязки векторов сообщения и ошибок оператора определяются:

(24)

+ (25)

В работе проведена оценка выигрыша от введения управления на основе теоретико-игрового подхода к задаче управления цифровой системой связи. Для этого формализован конфликт между участниками связи и источником помех в виде антагонистической игры Г=<Н,Х, где Н - матрица выигрышей, X - множество векторов состояния системы, - множество векторов ошибок оператора. Цель разрешения конфликта - выбрать оптимальный, с точки зрения расходования ресурса и обеспечения максимальной достоверности, режим свя-

зи, или вычислить оптимальные стратегии игроков и значение игры. Решены две антагонистические матричные игры для оценки эффективности и «цены» управления. Вычислены оптимальные стратегии игроков и значения игры. Для оценки эффективности введения управления за выигрыш принято значение вероятности правильного приема. Решение показало, что вероятность правильного приема в системе с управлением выше на 67%.

Для определения «цены» введенного управления за выигрыш принято значение:

к = Рпп-к, (26)

Р

где к=—---отношение уровня сигнала к уровню помехи.

Рпом

Получены значения игры и вероятности применения чистых стратегий игроками 1 и 2. Рассчитан выигрыш для различных диапазонов изменения к (рис. 6).

выигрыш

16 14 12 10 8 6 4 2 0

1 2 3 4 диапазоны

Рис б Зависимость выигрыша от введения управления от диапазона изменения отношения сигнал/помеха:

1 - кг0,3; ¿2=0,5; кг 1;

2 - кг\\ *2=3; ¿¡=5;

3 - кг5; ¿2=7; Ь=Ю;

4-*,=10;А2=15;*г=20

Таким образом, игровой подход позволяет учесть конфликтную ситуацию в рамках используемого в данной работе математического аппарата.

В четвертой главе приведена модель работоспособности человека, которая определяет ресурс работоспособности оператора и время, требуемое для его подготовки (переподготовки). Модель может быть использована для составления режима тренажерной подготовки операторов телекоммуникационных систем с учетом их индивидуальных особенностей: быстродействия и вероятности безошибочной работы.

Влияние окружающих условий на работоспособность человека представлено в виде диафаммы (рис. 7).

Ш'-

Г"—^

Ш % лГГ

РЕЖИМЫ РАБОТЫ:

1 -в стационарных условиях (помещение)

2 ■ в полевых условиях

3 • в движущемся транспорте

Рис. 7 Диаграмма условий работы оператора системы радиосвязи

Для увеличения быстродействия оператора и сокращения количества ошибок при считывании/вводе информации, проведено эргономическое обоснование проектирования пульта оператора, сформулированы требования к информационной модели, вариантам пространственной компоновки рабочего места, средствам отображения информации и органам управления. Рекомендации по составлению информационной модели человеко-машинного интерфейса учитывают результаты экспериментальных исследований деятельности оператора системы радиосвязи.

На основе эргономического обоснования предложено решение по проектированию пульта оператора корреспондентской радиостанции Р-353 СМ, выпускаемой ОАО «Сарапульский радиозавод». Рекомендовано при работе оператора в полевых условиях использовать пульт с вертикальным расположением лицевой панели. В этом случае оператор будет держать пульт в правой руке, набор информации будет осуществляться большим пальцем правой руки, левая рука при этом остается свободной, что улучшает моторную координацию оператора и повышает его маневренность. Пульт с горизонтальным расположением лицевой панели удобен только для работы в стационарных условиях, когда его не нужно извлекать из корпуса радиостанции или можно положить на устойчивую поверхность.

Основные результаты работы и выводы

1. Разработана математическая модель телекоммуникационной системы с учетом ошибок оператора и ограниченности ресурсов.

2. На основе предложенной модели синтезирован оптимальный алгоритм оценивания отклика системы связи по критерию максимума апостериорной вероятности. Получены зависимости вероятности правильного приема кодового слова от вероятности ошибки в символе для групп операторов с разной квалификацией, при визуальном и звуковом предъявлении информации. Результаты моделирования показывают, что вероятность правильного приема при работе операторов высокой квалификации (при предъявлении визуальной информации) выше на 15%, чем у операторов низкой квалификации.

3. Разработан оптимальный алгоритм управления телекоммуникационной системой при наличии ошибки оператора. Для анализа эффективности предложенного алгоритма управления формализован конфликт между участниками связи и источником помех. Решена матричная антагонистическая игра и рассчитан выигрыш от введения управления. Для рассмотренного примера выигрыш в вероятности правильного приема от введения управления составил 67%. Определена «цена» введения управления с учетом коэффициента расходования ресурса.

4. Разработана имитационная модель операторской деятельности, состоящая из частных моделей: базовой модели, и, построенных на ее основе, моделей деятельности оператора, работающего в полевых условиях и движущемся транспорте. Предложенная модель операторской деятельности является частью модели телекоммуникационной системы, она отражает индивидуальные психофизиологические особенности человека-оператора, его квалификацию и условия работы.

5. Получены экспериментальные значения вероятности ошибок оператора в фиксированные отсчеты времени и при наборе последовательностей из 50 символов. Результаты экспериментальных исследований операторской деятельности использованы при моделировании системы связи и для разработки рекомендаций по повышению надежности оператора в телекоммуникационной системе. Анализ полученных данных показал, что самая высокая скорость введения информации и минимальное количество ошибок наблюдались при считывании/вводе двоичной последовательности символов. Это было учтено при формировании информационной модели человеко-машинного интерфейса корреспондентской радиостанции.

6. Предложены рекомендации по обеспечению безотказной работы оператора в ТС. Сделано эргономическое обоснование, на основе которого разработано решение по проектированию пульта оператора корреспондентской радиостанции.

Содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Хворенков В.В., Девицына С.Н. Методы учета ошибок оператора при математическом моделировании цифровой информационной системы // Информационные технологии в инновационных проектах. Матер. Междунар. конф. 20-22 апреля 1999 г. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1999. - С.71-73.

2. Хворенков В.В., Девицына С.Н. Математическая модель источника ошибок оператора // Информационные технологии в инновационных проектах. Матер. Междунар. конф. 19-20 апреля 2000 г. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2000. -С.100-101.

3. Хворенков В.В., Девицына С.Н. Математическая модель цифровой информационной системы с управлением, с учетом ошибок, вызванных оператором // 32 межвуз. научно-техническая конф. ИжГТУ. Тез. докл., часть 1. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2000. - С.131-132.

4. Хворенков В.В., Девицына С.Н. Теоретико-игровой подход к задаче управления цифровой информационной системой// Информационные технологии в инновационных проектах. Матер. Междунар. конф. 23-24 мая 2001 г. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2001. - С.199-200.

5. Девицына С.Н. Имитационное моделирование возникновения оптической ситуации в телекоммуникационной системе// Приборостроение в XXI веке: Интеграция науки, образования и производства. Матер, научно-технической конф. 13-14 апреля 2004 г. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004. -С.247-253.

6. Девицына С.Н. Имитационное моделирование источника ошибок цифровой системы связи на основе экспериментальных данных для КВ - канала// Приборостроение в XXI веке: Интеграция науки, образования и производства. Матер, научно-технической конф. 13-14 апреля 2004 г. - Ижевск: Изд-во ИжГГУ, 2004. - С.202-205.

Отпечатано с оригинал-макета заказчика

Подписано в печать 25.05.2005. Формат 60x84/16. Тираж 100 экз. Заказ № 858.

Типография ГОУВПО «Удмуртский государственный университет» 426034, Ижевск, ул. Университетская, 1, корп. 4.

»10536

РНБ Русский фонд

2006-4 8358

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ С УЧЕТОМ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ФАКТОРА

1.1. Особенности проектирования человеко-технических систем

1.2. Структура системы радиосвязи с управлением

1.3. Общая характеристика и анализ математических моделей операторской деятельности

1.4. Надежность как системное свойство человека-оператора

1.5. Выводы по главе

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ С УПРАВЛЕНИЕМ, С УЧЕТОМ ОШИБОК ОПЕРАТОРА

2.1. Имитационное моделирование возникновения критической ситуации в телекоммуникационной системе

2.2. Математическое моделирование телекоммуникационной системы

2.3. Имитационное моделирование операторской деятельности

2.4. Экспериментальные исследования операторской деятельности

2.5. Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ

АЛГОРИТМОВ ОЦЕНКИ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ

3.1. Разработка и исследование оптимального алгоритма оценивания отклика телекоммуникационной системы

3.2. Синтез и оценка эффективности алгоритмов управления телекоммуникационной системой

3.3. Теоретико-игровой подход к решению задачи оценки эффективности управления системой связи

3.4. Формализация конфликта «система связи - источник помех» и решение антагонистической матричной игры

3.5. Выводы по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО

ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ОПЕРАТОРА

СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ

4.1. Обеспечение безотказной работы оператора в телекоммуникационной системе

4.2. Эргономические требования при проектировании человеко-машинного интерфейса системы радиосвязи

4.3. Дизайнерское решение проектирования пульта оператора корреспондентской радиостанции

4.4. Выводы по главе

В настоящее время объективной тенденцией является ускоренное развитие средств связи. При проектировании современных телекоммуникационных систем (ТС) основное внимание уделяется оптимизации их свойств, повышению качества и надежности функционирования всех элементов системы. Современная система радиосвязи должна быть автоматизированной, использовать цифровые сигналы и работать в адаптивном режиме. В условиях, когда к телекоммуникационным системам предъявляется много различных требований, выбор наилучшего варианта для реализации является сложной задачей и часто решается на интуитивном уровне. Это приводит к существенным потерям в эффективности и экономичности разрабатываемых и модернизируемых систем. Поэтому необходимы объективные количественные критерии оценки эффективности систем, удобные для практических расчетов.

В цифровых системах связи используют алгоритмы оптимального приема цифровых сигналов, приведенные в работах [36, 53, 77, 109, 115]. Высокого уровня развития достигла теория оптимального управления дискретными системами. В ряде работ [7, 36, 39, 51, 53, 71, 77, 109] рассматриваются стохастические задачи оптимального управления дискретными линейными системами.

Современные телекоммуникационные устройства относятся к классу дискретных систем, у которых фазовые координаты принимают счетное множество значений (цифровые системы). В настоящее время имеются работы, посвященные алгоритмам оценки цифровых сигналов в цифровых информационных системах (ЦИС) по критерию минимума кодового расстояния между принятым и переданным сигналами, по критерию максимума апостериорной вероятности [1, 142, 158]. Ряд работ [1, 13,25, 46, 50, 54, 56, 58, 59, 67, 68,91, 104, 105, 117, 122, 129, 135, 142, 158] посвящен разработке и исследованию моделей телекоммуникационных систем с учетом нестационарности каналов связи и высокого уровня помех.

Однако в рассмотренных работах не учтено влияние ошибок человека-оператора на функционирование телекоммуникационной системы, а практика показывает, что эффективность новой техники будет выше, если человеческий фактор учитывается уже на этапе ее проектирования. При разработке нового поколения ТС, в связи с интенсивным развитием технических и программных средств, проектировщики освобождаются от решения традиционных схемотехнических задач. Основное внимание уделяется оптимизации свойств, повышению качества и надежности функционирования систем связи, что приводит к необходимости анализа надежности каждого отдельного звена, особенно такого важного, как человек-оператор. Телекоммуникационные системы обеспечивают обмен информацией между абонентами, при этом абонент является не только пользователем, но и оператором процесса обмена в системах и сетях связи. Следовательно, ТС можно рассматривать, как систему «человек-машина» (СЧМ), одним из звеньев которой является человек-оператор. При проектировании систем связи сложилась опасная практика игнорирования проблем взаимодействия между человеческими и техническими подсистемами, что влечет за собой риск возникновения непредвиденной ситуации. Возрастающая цена ошибок оператора определяет постоянную необходимость поиска путей и средств обеспечения надежного функционирования человека в системе связи. Вследствие этого новым аспектом в проблеме надежности ТС становится исследование непредусмотренных, нерасчетных аварийных ситуаций, вызванных ошибкой, бездействием или недостаточным быстродействием оператора. В процессе разработки новых методов учета человеческого фактора возможно преодоление указанной проблемы.

Ряд работ по инженерной психологии посвящен системному анализу операторской деятельности [15, 18, 29, 35, 41, 43, 61, 66, 74, 76, 78, 85, 95, 102, 125, 150, 154, 155]. Несмотря на большое число публикаций, пока нет работ, в которых бы с единой позиции рассматривалась количественная оценка деятельности человека в телекоммуникационной системе с учетом всех влияющих факторов и в той методической последовательности, которая на математической основе позволила бы представить систему радиосвязи как единое целое.

Причины, которые обуславливают актуальность научных исследований операторской деятельности:

- при проектировании и разработке ТС не обеспечивается взаимосвязь задач схемотехнического уровня и задач человеко-системного уровня; задач технического и инженерно-психологического проектирования;

- высокая трудоемкость инженерно-психологических исследований операторской деятельности и необходимость получения результатов еще до создания телекоммуникационных систем.

- неразработанность теоретического и методологического аппарата прикладного исследования деятельности человека в телекоммуникационной системе;

- отсутствие практических рекомендаций, касающихся оптимизации операторской деятельности;

- малочисленность, фрагментарность и нескоординированный характер исследований деятельности человека в телекоммуникационной системе.

На этапе проектирования и при эксплуатации систем из-за особенностей динамических свойств характеристик оператора существенно ограничены возможности получения априорной информации об операторской деятельности. Получаемые значения показателей качества работы оператора являются субъективными. Инженерно-психологические исследования операторской деятельности отличаются высокой трудоемкостью, а результаты исследований необходимо получить еще до создания системы. Поэтому на начальных стадиях проектирования системы необходимо использовать методики экспериментальной оценки характеристик человека-оператора. Таким образом, появляется проблема разработки модели операторской деятельности, которая являлась бы частью модели телекоммуникационной системы.

Следовательно, возникает необходимость разработки математической модели цифровой системы радиосвязи с управлением, учитывающей влияние ошибок оператора и ограниченность ресурсов, а также синтеза и исследования реализуемых на ее основе алгоритмов оценки и управления с целью повышения качества и надежности связи.

Разрабатываемая математическая модель ТС должна удовлетворять следующим требованиям:

- учитывать ошибки оператора и отражать процесс их наложения на вектор передаваемого сообщения;

- отражать все виды сигналов, помех и управляющих воздействий, направленных на оптимизацию работы системы;

- синтезированные алгоритмы функционирования ТС должны быть рекуррентными для минимизации программно-аппаратных средств;

- разрабатываемые алгоритмы должны быть реализуемы практически, а математическая модель универсальна для решения задач оценивания и управления цифровыми системами связи.

Предметом исследования является система радиосвязи (телекоммуникационная система), характеризующаяся наличием ошибок человека-оператора и ограниченностью ресурсов.

Целью работы является разработка методов повышения эффективности работы телекоммуникационной системы путем оптимизации управления ее параметрами в условиях ограниченности ресурсов и при наличии ошибок оператора.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

- разработка математической модели ТС с управлением, учитывающей влияние ошибок человека-оператора;

- разработка алгоритмов управления параметрами системы на основании полученной модели;

- оценка эффективности алгоритмов управления, с учетом минимизации затрат на введение управления;

- проведение экспериментальных исследований операторской деятельности и создание модели функционирования оператора с учетом его индивидуальных характеристик и условий работы;

- разработка рекомендаций по повышению эффективности операторской деятельности в ТС.

Методы исследования для решения поставленных задач основаны на использовании абстрактной алгебры, аппарата разностных уравнений, заданных на алгебраических структурах, методов математической статистики, теории игр и методов линейного программирования, моделировании на ЭВМ, методов планирования экспериментов и статистических методов обработки экспериментальных данных.

Адекватность теоретических разработок реальным цифровым системам радиосвязи подтверждается моделированием на ЭВМ и экспериментальными данными.

Объем и результаты проделанной работы отражаются в диссертации, состоящей из введения, четырех глав, заключения и приложений.

Первая глава содержит обзор и анализ существующих методов проектирования ТС, методов исследования процессов функционирования систем «человек-машина» (СЧМ), обоснование необходимости проведения исследований. Приведена общая характеристика и анализ моделей операторской деятельности, показано, что ошибка является мерой надежности человека-оператора. Моделирование профессиональной деятельности рекомендовано проводить на основе экспериментальных исследований.

В главе выбраны методы исследования, сформулированы требования к математической модели системы связи с учетом накладываемых на нее условий и ограничений.

Вторая глава посвящена разработке математической модели ТС с управлением, с учетом влияния ошибок оператора. Для оценки риска появления происшествия в ТС и анализа возможных действий оператора по стабилизации ситуации, предложена логико-информационная модель возникновения критической ситуации в системе радиосвязи. Телекоммуникационная система описана уравнениями состояния и наблюдения, определенными на конечных алгебраических структурах. Для нахождения распределения вероятности ошибок оператора проведено имитационное моделирование операторской деятельности в ТС. В главе приведено описание методики проведения эксперимента по исследованию операторской деятельности, определен показатель качества работы оператора, получены зависимости вероятности безотказной работы оператора от времени. Результаты эксперимента использованы при моделировании телекоммуникационной системы, и учтены при разработке рекомендаций по формированию информационной модели человеко-машинного интерфейса.

В третьей главе, на основе предложенной математической модели, разработаны и исследованы алгоритмы оценки и управления ТС. В рассматриваемой системе радиосвязи за критерий качества принято значение вероятности правильного приема сообщения (кодограммы). Для оценки передаваемого кодового вектора предложено воспользоваться критерием МАВ - максимума апостериорной вероятности. Доказана возможность применения теоретико-игрового подхода для оценки эффективности введенного в ТС управления. Формализована модель конфликта: определено количество игроков (участники связи и источник помех), задана функция полезности, определен тип игры. Для определения эффективности введения управления за выигрыш принято значение вероятности правильного приема кодового слова. Для определения «цены» введения управления за выигрыш принято значение коэффициента эффективности использования ресурса.

В четвертой главе показано, что повышение надежности операторской деятельности достигается за счет:

- профессионального отбора и экспертизы операторов;

- повышения квалификации операторов путем их подготовки;

- учета эргономических требований при проектировании устройств обмена.

Приведена модель работоспособности человека, которая определяет ресурс работоспособности оператора и время, требуемое для его подготовки (переподготовки). Показано, что модель может быть использована для составления режима тренажерной подготовки операторов телекоммуникационных систем с учетом их индивидуальных особенностей: быстродействия и вероятности безошибочной работы.

Для увеличения быстродействия оператора и сокращения количества ошибок при считывании/вводе информации, в ходе эргономического обоснования были сформулированы требования к информационной модели, вариантам пространственной компоновки рабочего места, средствам отображения информации и органам управления. На основе эргономического обоснования в качестве примера предложено решение по проектированию пульта оператора корреспондентской радиостанции.

В приложениях приведены расчеты и графики, не вошедшие в главы диссертации, результаты экспериментальных исследований операторской деятельности; рисунки пульта управления радиостанцией, полученные на основании эргономического обоснования и дизайнерского решения.

Разработанные модели и алгоритмы использованы при разработке корреспондентской радиостанции Р-353 СМ, серийно выпускаемой ОАО «Сара-пульский радиозавод».

Диссертационная работа основана, на результатах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполненных по постановлению Правительства РФ, по планам НИОКР министерства образования РФ, научно-технической программе «Промышленные технологии», научно-технической программе «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (подпрограмма «Электроника», раздел «Радиоэлектронные компоненты и устройства»). Результаты работы также использовались в учебном процессе кафедр «Сети связи и телекоммуникационные системы» и «Радиотехника» ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет», при проведении практических занятий по специальным дисциплинам (Кодирование и цифровая обработка сигналов; основы построения радиотехнических систем).

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработана математическая модель телекоммуникационной системы в виде системы разностных уравнений сообщения и наблюдения, с учетом начальных условий и ограниченности ресурсов. Модель позволяет в динамике описать функционирование цифровой системы радиосвязи при наличии влияния ошибок оператора. Взаимодействие векторов сообщения и ошибки оператора описано в виде дискретной свертки, с помощью операции сложения по модулю два. В результате получены распределения вероятностей векторов сообщения и наблюдения.

2. На основе предложенной модели синтезирован оптимальный алгоритм оценивания отклика системы связи по критерию максимума апостериорной вероятности. Вероятность правильного приема кодового слова рассчитывается как свертка априорного распределения вектора сообщения с оценочным значением. Получены зависимости вероятности правильного приема от вероятности ошибки в символе. Максимальный выигрыш в помехоустойчивости приема цифровых сигналов при оценке по критерию МАВ по сравнению с нижней границей В1Ш, для рассмотренного примера составил 15%. Полученные результаты показывают, что оптимальное оценивание по критерию МАВ дает высокую эффективность.

3. Разработан оптимальный алгоритм управления телекоммуникационной системой при наличии ошибки оператора. Управляющее воздействие формируется по критерию минимума невязки измерения.

4. Для анализа эффективности предложенного алгоритма управления формализован конфликт между участниками связи и источником помех, решена матричная антагонистическая игра и рассчитан выигрыш от введения управления, который составил 67%. Для определения «цены» введения управления решена матричная игра, в которой за выигрыш принят коэффициент расходования ресурса, заданный как произведение вероятности правильного приема и отношения сигнал/помеха. Получена зависимость выигрыша от введения управления от диапазона изменения отношения сигнал/помеха.

5. Разработана имитационная модель операторской деятельности, состоящая из частных моделей: базовой модели, и, построенных на ее основе, моделей деятельности оператора, работающего в полевых условиях и движущемся транспорте. Предложенная модель операторской деятельности является частью модели телекоммуникационной системы, она отражает индивидуальные психофизиологические особенности человека-оператора, его квалификацию и условия работы. На основе полученной модели рассчитаны вероятности правильного приема кодового слова для групп операторов с высокой, средней и низкой квалификацией при визуальном и звуковом предъявлении информации.

6. Получены экспериментальные значения вероятности ошибок оператора в фиксированные отсчеты времени и при наборе последовательностей из 50 символов. Результаты экспериментальных исследований операторской деятельности использованы для формирования априорных данных при моделировании системы связи и для разработки рекомендаций по повышению надежности оператора в телекоммуникационной системе. Анализ полученных данных показал, что самая высокая скорость введения информации и минимальное количество ошибок наблюдались при считывании/вводе двоичной последовательности символов, это было учтено при формировании информационной модели человеко-машинного интерфейса.

7. Предложены рекомендации по обеспечению безотказной работы оператора в ТС. Показано, что эффективность работы оператора достигается за счет профессионального отбора и обучения операторов, а также обеспечения согласования технической части системы связи с возможностями и особенностями оператора. Для увеличения быстродействия оператора и сокращения количества ошибок при считывании/вводе информации, в ходе эргономического обоснования были сформулированы требования к информационной модели, вариантам пространственной компоновки рабочего места, средствам отображения информации и органам управления.

8. На основе эргономического обоснования предложено решение по проектированию пульта оператора корреспондентской радиостанции Р-353 СМ, выпускаемой ОАО «Сарапульский радиозавод».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Абилов А.В. Разработка и исследование моделей радиотелефонных систем связи для построения алгоритмов оценивания цифровых сигналов и управления параметрами: Дисс. . канд. техн. наук. Ижевск, 2000. - 161 с.

2. Адамович Н.В. Управляемость машин: Эргономические основы оптимизации рабочего места человека-оператора. М.: Машиностроение, 1977. — 280 с.

3. Авиационные цифровые системы контроля и управления/ Под. ред. В.А. Мясникова, В.П. Петрова. Л.: Машиностроение, 1976. - 608 с.

4. Алпатов И.М., Бодров В.А., Драч Л.Г. и др. Медицинские вопросы расследования и профилактики летных происшествий/ Под общ. ред. В.А. По-номаренко, И.М. Алпатова. М.: НИИИАиКМ, 1991. - 164 с.

5. Алякринский Б.С. Основы научной организации труда и отдыха космонавтов.-М.: Наука, 1975.-210 с.

6. Алякринский Б.С. Основы авиационной психологии. М.: Воздушный транспорт, 1985. - 212 с.

7. Аоки М. Оптимизация стохастических систем: Пер. с англ. М.: Наука, 1971.-424 с.

8. Ахутин В.М., Нафтульев А.И. Математическое моделирование деятельности человека-оператора при разработке эргатических систем// Человек и общество. 1973. - Вып. XI. - С. 245-254.

9. Балабанов В.Г. Актуальные проблемы повышения производительности труда операторов АСУ и ВЦ. Л.: ЛДНТП, 1981. - 200 с.

10. Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. -М.: Радио и связь, 1975. 216 с.

11. Береговой Г.Т., Завалова Н.Д., Ломов Б.Ф., Пономаренко В.А. Экспериментально-психологические исследования в авиации и космонавтике. М.: Наука, 1978.-303 с.

12. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. -М.: Статистика, 1980.-263 с.

13. Блох Э.Л., Попов О.В., Турин В.Я. Модели источника ошибок в каналах передачи цифровой информации. М.: Связь, 1971. — 312 с.

14. Богачев С.К. Авиационная эргономика: Вероятностные методы. М.: Машиностроение, 1978. — 140 с.

15. Бодров В.А., Орлов В.Я. Психология и надежность: человек в системах управления техникой. — М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 1998. -288 с.

16. Бушов Ю.В. Психофизиологическая устойчивость человека в особых условиях деятельности: оценка и прогноз. Томск, 1992.

17. Венда В.Ф. Инженерная психология и синтез систем отображения информации. М.: Машиностроение, 1982. - 344 с.

18. Венда В.Ф. Информационная техника и эргономика. М.: Знание, 1970.-48 с.

19. Владимирский Б.М., Коган А.Б. Функциональное состояние человека-оператора. Л.: Наука, 1988.-212 с.

20. Военная инженерная психология/ Под ред. Б.Ф.Ломова, А.А.Васильева, В.В.Офицерова, В.Ф.Рубахина. -М.: Воениздат, 1970. — 400 с.

21. Войненко В.М., Мунипов В.М. Эргономические принципы конструирования. Киев: Тэхника, 1988. — 117 с.

22. Волков В.Г., Машкова В.М. Методы и устройства для оценки функционального состояния и уровня работоспособности человека-оператора. М.: Наука, 1993.-206 с.

23. Вопросы профессиональной пригодности оперативного персонала энергосистем/ Под. ред. Б.М. Теплова, К.М. Гуревича. М.: Просвещение, 1966.-218 с.

24. Головин О.В. Декаметровая радиосвязь. М.: Радио и связь, 1990г.

25. Головин О.В., Гузеев В.Е. Контроль качества каналов в автоматизированных системах декаметровой связи. — М.: Знание, 1986г. 230 с.

26. Горелик В.А. Анализ конфликтных ситуаций в системах управления. -М.: Радио и связь, 1991.-286 с.

27. Гражданкин А.И., Белов П.Г. Экспертная система оценки техногенного риска опасных производственных объектов//Безопасность труда в промышленности. 2000. - №11. - С. 6-10.

28. Гродзинский Д.М. Надежность биологических систем. Киев: Нау-кова думка, 1985.

29. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргати-ческих систем. JL: Наука, 1982. - 270 с.

30. Губинский А.И., Евграфова В.Г. Информационно-управляющие человеко-машинные системы: Исследование, проектирование, испытания: Справочник. М.: Машиностроение, 1993. - С. 93-528.

31. Губинский А.И., Евграфов В.Г. Эргономическое проектирование судовых систем управления. JL: Судостроение, 1977. - 224 с.

32. Губинский А.И., Суходольский Г.В. Понятие отказа в применении к человеку-оператору// Инженерная психология в приборостроении/ Под ред. Б.Ф. Ломова. М.: Просвещение, 1967. - С. 124-170.

33. Денисов В.Г. Человек и машина в системе управления. М.: Знание, 1973.-64 с.

34. Деруссо П., Рой Р., Клоуз Ч. Пространство состояний в теории управления: Пер. с англ. — М.: Наука, 1970г. — 620 с.

35. Доброленский Ю.П., Завалова Н.Д., Пономаренко В.А., Туваев В.А. Методы инженерно-психологических исследований в авиации. — М.: Машиностроение, 1975.-276 с.

36. Душков Б. А., Смирнов Б. А., Терехов В. А. Инженерно-психологические основы конструкторской деятельности (при проектировании систем «человек-машина»): Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1990.-271 е.: ил.

37. Дэвис М.Х.А. Линейное оценивание и стохастическое управление: Пер. с англ./ Под ред. А.Н. Ширяева. М.: Наука, 1984. - 208 с.

38. Дюбин Г.Н., Суздаль В.Г. Введение в прикладную теорию игр/ Под ред. Н.Н. Воробьева. М.: Наука, 1981. - 336 с.

39. Зайцев B.C. Системный анализ операторской деятельности. М.: Радио и связь, 1990. - 120 с.

40. Зараковский Г.М. Психофизиологический анализ трудовой деятельности: логико-вероятностный подход. — М.: Наука, 1966. 138 с.

41. Зараковский Г.М., Павлов В.В. Закономерности функционирования эргатических систем. — М.: Радио и связь, 1987. 232 с.

42. Заугольнов Ю.Б. Оптимальные системы автоматического управления и радиоавтоматики при обобщенной информации (синтез систем). М.: Радио и связь, 2000.- 144 с.

43. Захарьянц Ю.З. Теория и прикладные проблемы человеческого фактора в авиационной психофизиологии. JL: OJIATA, 1988. -60 с.

44. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк JI.M. Теория передачи сигналов. — М.: Радио и связь, 1986. — 304 с.

45. Иванова Е.М. Основы психологического изучения профессиональной деятельности. — М.: Изд-во МГУ, 1987. — 208 с.

46. Имитационные модели деятельности операторов в авиации и космонавтике/ Под. ред. Б.Ф. Ломова и др. М.: Редакция АН СССР, 1990. - 150 с.

47. Информационно-управляющие человеко-машинные системы: исследование, проектирование, испытания: Справочник/ Под. ред. А.И. Губинского, В.Г. Евграфова. М.: Машиностроение, 1993. - 528 с.

48. Казаков В.А. Введение в теорию марковских процессов и некоторые радиотехнические задачи. — М.: Советское радио, 1973. — 231 с.

49. Казаков И.Е. Статистическая теория систем управления в пространстве состояний. -М.: Наука, 1975.

50. Карпов А.В. Психологический анализ трудовой деятельности. Ярославль: Изд-во ЯрГУ, 1988. - 78 с.

51. Квакернак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления: Пер. с англ. М.: Мир, 1977. - 650 с.

52. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. -М.: Радио и связь, 1982. 304 с.

53. Коган И.М. Прикладная теория информации. М.: Радио и связь, 1981.-216с.

54. Кодирование и передача дискретных сообщений в системах связи/ Под ред. Э.Л. Блоха. М.: Наука, 1976. - 196 с.

55. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. — М.: Наука, 1968. 437 с.

56. Комарович В.Ф., Волошин Н.И. Помехоустойчивость одинарного и разнесенного приема при функционировании адаптивной радиолинии на экстремальных и подэкстремальных частотах// Радиотехника и электроника. -1975. №12. - С. 2475 -2482.

57. Коржик В.И., Финк Л.М., Щелкунов К.Н. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений. М.: Радио и связь, 1981. - 231 с.

58. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука, 1973. 832 с.

59. Котик М.А. Курс инженерной психологии. — Таллин: Валгус, 1978. —368 с.

60. Котик М.А. Саморегуляция и надежность человека-оператора. Таллин: Валгус, 1974. - 167 с.

61. Котик М.А., Емельянов A.M. Ошибки управления. Психологические причины, метод автоматизированного анализа. — Таллин: Валгус, 1985. 391 с.

62. Котик М.А., Емельянов A.M. Природа ошибок человека-оператора. — М.: Транспорт, 1993. 252 с.

63. Крамер Г. Математические методы статистики: Пер. с англ. М.: Мир, 1975.-648 с.

64. Крылов А.А. Человек в автоматизированных системах управления. -Л.: Изд-во ЛГУ, 1972. 192 с.

65. Кулаков Е.И., Трофимов А.П. Оценка параметров сигнала на фоне помех. М.: Советское радио, 1978. - 296 с.

66. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. -М.: Советское радио, 1974. 550 с.

67. Левин Б.Р. Теория надежности радиотехнических систем (математические основы): Учеб. для вузов. М.: Советское радио, 1978. — 264 с.

68. Левин Б.Р., Шварц В. Вероятностные модели и методы в системах связи и управления. М.: Радио и связь, 1985. - 312 с.

69. Ленинг Дж., Бэттин Р. Случайные процессы в задачах автоматического управления: Пер. с англ. М.: Наука, 1958. - 240 с.

70. Леонова А.Б. Психодиагностика функциональных состояний человека. М.: Изд-во МГУ, 1984. - 200 с.

71. Ломов Б.Ф. Имитационное моделирование деятельности оператора в авиации и космосе// Вопросы кибернетики. М.: Наука, 1990. - 150 с.

72. Ломов Б.Ф. Психологические проблемы взаимной адаптации человека и машины в системах управления. М.: Наука, 1980.

73. Ломов Б.Ф. Психологические проблемы деятельности в особых условиях. М.: Наука, 1985.

74. Ломов Б.Ф. Человек и техника. — М.: Советское радио, Изд-е 2-е, 1966.-464 с.

75. Медич Дж. Статистические оптимальные линейные оценки и управление: Пер. с англ. -М.: Энергия, 1973.-440 с.

76. Мейстер Д. Эргономические основы разработки сложных систем: Пер. с англ./ Под ред. В.М. Мунипова. М.: Мир, 1979. - 455 с.

77. Мейстер Д., Рабидо Дж. Инженерно-психологическая оценка при разработке систем управления: Пер. с англ./ Под. ред. В. Д. Небылицына и В. И. Николаева. М.: Советское радио, 1970. - 344 с.

78. Методика и аппаратура психофизиологического эксперимента. М.: Наука, 1983.-96 с.

79. Мещеряков В.А. Пропускная способность зрительной системы человека-оператора в условиях возрастающей информационной нагрузки// Переработка информации в зрительной системе. Л.: Наука, 1976. - С. 25-28.

80. Милерян Е.А. Эмоционально-волевые компоненты надежности оператора// Очерки психологии труда оператора. М.: Наука, 1974. - С.5-82.

81. Миллер Д.Ю., Суэйн А. Ошибки человека и его надежность// Человеческий фактор/ Под. ред. Г. Салвенди. М.: Мир, 1991. - Т. 1.- С. 360-417.

82. Митропольский К.К. Техника статистических вычислений. М.: Наука, 1971.- 160 с.

83. Монмоллен М. Системы «человек и машина». М.: Мир, 1973. - 256 с.

84. Моризнов Е.Б. Человеческие факторы в компьютерных системах. -М.: Мир, 1994.

85. Мунипов В. М., Зинченко В. П. Эргономика: человекоориентирован-ное проектирование техники, программных средств и среды: Учебник. М.: ЛОГОС, 2001.-356 с.

86. Муртаф Б. Современное линейное программирование: Пер. с англ. -М.: Мир, 1984.-224 с.

87. Мячев А.А. Интерфейсы средств вычислительной техники: Справочник.-М.: Радио и связь, 1993. —352 с.

88. Небылицын В.Д. Надежность работы оператора в сложной системе управления// Инженерная психология/ Под ред. А.Н. Леонтьева, В.П. Зинченко, Д.Ю. Панова. М.: Изд-во МГУ, - 1964. - С.358-367.

89. Немировский М.С. Помехоустойчивость радиосвязи. — М.: Энергия, 1976.-296 с.

90. Нерсесян А.С., Конопкин О.А. Инженерная психология и проблема надежности машиниста. М.: Транспорт, 1978. — 239 с.

91. Ногин В.Д., Протодьяконов И.О., Евлампиев И.И. Основы теории оптимизации: Учеб. пособие для втузов. -М.: Высшая школа, 1986. 384 с.

92. Носов Н.А. Ошибки пилота: психологические причины. М.:Транспорт, 1990. 64 с.

93. Овсеевич И.А. Обработка и представление данных в ЧМС: Сборник. -М.: Наука, 1988.-148 с.

94. Овсеевич И.А. Человеко-машинные системы и анализ данных. М.: Наука, 1992.- 173 с.

95. Огарков М.А. Методы статистического оценивания параметров случайных процессов. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 208 с.

96. Организация взаимодействия человека с техническими средствами АСУ/ Под ред. В.Н. Четверикова. М.: Высшая школа, 1991.

97. Орлов В.Я. Эргономические факторы надежности. Саратов: СВВКУ, 1977.-45 с.

98. Очков В.Ф. MathCad PLUS 6.0 для студентов и инженеров. М.: КомпьютерПресс, 1996. - 238 с.

99. Ошибки пилота: Человеческий фактор. -М.: Транспорт, 1986.-260 с.

100. Павлов В.В. Системы «человек-машина»: Проблемы и синтез. Киев: Высшая школа, 1987.

101. Передача дискретных сообщений: Учебник для вузов/ Шувалов В.П., Н.В. Захарченко, В.О. Шварцман и др.; Под ред. В.П. Шувалова. М.: Радио и связь, 1990.-464 с.

102. Передача дискретных сообщений по каналам с группирующимися ошибками/ Под. ред. Э.Л. Блоха. М.: Наука, 1972. - 148 с.

103. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации/ Зюко А.Г., Фалько А.И., Панфилов И.П. и др.; Под. ред. А.Г. Зюко. М.: Радио и связь, 1985.-272 с.

104. Пономарев Ю.П. Игровые модели: математические методы, психологический анализ. М.: Наука, 1991. - 154 с.

105. Пономаренко В.А. Проектирование диалога «оператор-ЭВМ»: Психологические аспекты. М.: Машиностроение, 1993. — 119 с.

106. Пономаренко В.А., Завалова Н.Д. Авиационная психология. М.: НИИИА и КМ, 1992. - 200 с.

107. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: Учеб. пособие для втузов. 2-е изд. - М.: Наука, 1989.-304 с.

108. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления.-М.: Наука, 1981.-291 с.

109. Построение и анализ систем передачи информации/ Под. ред. Э.Л. Блоха. М.: Наука, 1980. - 144 с.

110. Психологические проблемы подготовки специалистов с использованием тренажерных средств: Сб. научных трудов/ Отв. ред. В.А. Бодров. М.: ИП АН СССР, 1988. - 283 с.

111. ПЗ.Пятибратов А.П. Человеко-машинные системы: эффект эргономического обеспечения. М.: Экономика, 1987. - 200 с.

112. Сапов И.А., Солодков А.С. Состояние функций организма и работоспособности моряков. -JI.: Медицина, 1980. 192 с.

113. Сейдж Э., Мэлс Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении: Пер. с англ. М.: Связь, 1976. - 495 с.

114. Селетков С.Г. Соискателю ученой степени. 2-е изд. — Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1999. - 176 с.

115. Сикарев А.А., Фалько А.И. Оптимальный прием дискретных сообщений. М.: Связь, 1978. - 328 с.

116. Смагин В.А. Физико-вероятностные модели прогнозирования надежности изделий на основе формирования испытаний// Надежность и контроль качества. 1998. -№ 4. - С. 15-23.

117. Смирнов О.П. Моделирование функционального состояния элементов системы «человек-техника-среда»//Вестник ХГАДТУ — Харьков: РИО ХГАДТУ, 2000. Вып. 12, 13. - С. 192-195.

118. Смоляров A.M. Системы отображения информации и инженерная психология. М.: Высшая школа, 1982. - 272 с.

119. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов/ Блохин В.Г., Глудкин О.П., Гуров А.и., Ханин М.А.; Под. ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1997. - 232 с.

120. Сосулин Ю.Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов. М.: Советское радио, 1978. — 320 с.

121. Справочник по теории автоматического управления/ Под ред. А.А. Красовского. М.: Наука, 1987. - 712 с.

122. Статистическая теория связи и ее практическое применение/ Под. ред. Б.Р. Левина. -М.: Связь, 1979. 287 с.

123. Стрелков Ю.К. Инженерная и профессиональная психология: Учеб. пособие для вузов. М.: Издательский центр «Академия»; Высшая школа, 2001.-360 с.

124. Суходольский Г.В. Структурно-алгоритмический анализ и синтез деятельности. — JI.: Изд-во ЛГУ, 1976. — 120 с.

125. Телекоммуникации. Мир и Россия. Состояние и тенденции развития/ Клещев Н.Т., Федулов А.А. и др.; Под ред. Н.Т. Клещева. М.: Радио и связь, 1999.-480 с.

126. Теория и проектирование управляющих систем электросвязи: Учебник для вузов/ В.Б. Булгак, Э.В. Евреинов, И.А. Мамзелев. М.: Радио и связь, 1995.-384 с.

127. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Радио и связь, 1983.-320 с.

128. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. — М. Советское радио, 1966.-680 с.

129. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Советское радио, 1977.-488 с.

130. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. М.: Радио и связь, 1991. - 609 с.

131. Тойберт П. Оценка точности результатов измерений: Пер. с нем. — М.: Энергоатомиздат, 1988. 88 с.

132. Трахтман A.M., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. — М.: Советское радио, 1975. — 208 с.

133. Турин В.Я. Передача информации по каналам с памятью. М.: Связь, 1977.-248 с.

134. Финк Л.М. Сигналы, помехи, ошибки . -М.: Связь, 1978.-272 с.

135. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. — М.: Советское радио, 1970.-728 с.

136. Фокин Ю.Г. Надежность при эксплуатации технических средств. -М.: Воениздат, 1970. 224 с.

137. Фокин Ю.Г. Оператор технических средств: обеспечение надежности. М.: Воениздат, 1985. - 192 с.

138. Фролов М.В. Методическое и техническое обеспечение психофизиологического эксперимента. М.: Наука, 1993. - 93 с.

139. Фролов М.В. Функциональное состояние человека и методы его исследования. М.: Наука, 1992.

140. Хворенков В.В. Математические модели, алгоритмы и адаптивные средства для управления ресурсами цифровых информационных радиотехнических систем: Дисс. д-ра техн. наук. Ижевск, 2002. - 375 с.

141. Хворенков В.В., Девицына С.Н. Методы учета ошибок оператора при математическом моделировании цифровой информационной системы // Информационные технологии в инновационных проектах. Матер. Междунар. конф. 20-22 апреля 1999 г. Ижевск, 1999. - С.71-73.

142. Хворенков В.В., Девицына С.Н. Математическая модель источника ошибок оператора // Информационные технологии в инновационных проектах. Матер. Междунар. конф. 19-20 апреля 2000 г. Ижевск, 2000. - С. 100 - 101.

143. Хворенков В.В., Девицына С.Н. Математическая модель цифровой информационной системы с управлением, с учетом ошибок, вызванных оператором // 32 межвуз. научно-техническая конф. ИжГТУ. Тез. докл., часть 1. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2000г. С. 131-132.

144. Хворенков В.В., Девицына С.Н. Теоретико-игровой подход к задаче управления цифровой информационной системой// Информационные технологии в инновационных проектах. Матер. Междунар. конф. 23-24 мая 2001 г. — Ижевск, 2001. С. 199-200.

145. Цибулевский И.Е. Ошибочные реакции человека-оператора. М.: Советское радио, 1979. - 207 с.

146. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах. М.:1. Наука, 1968.-400 с.

147. Чачко А.Г. Подготовка операторов энергоблоков: Алгоритмический подход. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 232 с.

148. Чумаков Н.М., Серебряный Е.И. Оценка эффективности сложных технических устройств. — М.: Советское радио, 1980. 192 с.

149. Чупин А.Г. Математические модели и алгоритмы для автоматизированного проектирования передних панелей устройств управления и телекоммуникаций: Автореф. дис. . канд техн. наук/ ИжГТУ. Ижевск, 2003. - 16 с.

150. Чупин А.Г., Нистюк Т.Ю. Исследование процесса взаимодействия оператора с передней панелью РЭС// Информационные технологии в инновационных проектах. Матер. Междунар. конф. 29-30 мая 2003 г. — Ижевск, 2003. -4.4.-С. 103 104.

151. Чураков Е.П. Оптимальные и адаптивные системы: Учеб. пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 256 с.

152. Шадриков В.Д. Проблемы системогенеза профессиональной деятельности. М.: Наука, 1982. - 185 с.

153. Шибанов Г.П. Количественная оценка деятельности человека в системах человек-техника. — М.: Машиностроение, 1983. 263 с.

154. Элементы теории передачи дискретной информации./ Под. ред. JI.JI.

155. Пуртова. М.: Связь, 1972. - 232 с.

156. Эргономические основы разработки сложных систем. М.: Мир, 1979.-455 с.