автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Разработка структур и алгоритмов адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

На правах рукописи

УДК 692.7.05.052

над №

ИййАй'гзоз

АЛЕКОВ Алексей Анатольевич

? РАЗРАБОТКА СТРУКТУР И АЛГОРИТМОВ АДАПТИВНЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Специальность 05.11.16 -Информационно-измерительные системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000 г.

Работа выполнена на кафедре "Точные приборы и измерительные системы" Московской государственной академии приборостроения

и информатики.

Защита состоится 18 апреля 2000 г. в 12 часов на заседании диссертационного Совета Д063.93.01 в Московской государственной академии приборостроения и информатики по адресу:

107076, Москва, ул. Стромынка, д. 20, аудитория 406.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной академии приборостроения и информатики.

Автореферат разослан 18 марта 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Научный руководитель

- доктор технических наук, профессор Селезнев А.В.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор Назаров Н.Г.

- кандидат технических наук Кнауэр И.Б.

Ведущая организация

- Институт проблем управления Российской академии наук

к.т. н., доцент

М.В. Ульянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. С развитием авиации, ростом числа и сложности задач, выполняемых летательными аппаратами (ЛА), существенно повысились требования к информационному обеспечению полета. Эксплуатационные характеристики современных ЛА определяются не только техническим уровнем его планера и двигательной установки, но и в большой степени совершенством бортового оборудования самолета. Это оборудование должно обеспечивать высокоточную навигацию, взлет и посадку ЛА в сложных метеоусловиях, всесторонний контроль, диагностику и локализацию отказов бортовой аппаратуры, информационную разгрузку экипажа.

Широкое применение в бортовом оборудовании ЛА цифровой вычислительной техники породило и новые проблемы проектирования этого оборудования на базе различных способов объединения измерительных систем и вычислительных средств в единые информационные комплексы. В этих условиях особое значение приобретает выбор функционально-структурного облика бортового оборудования, а также разработка эффективного математического и программного обеспечения, необходимого для его функционирования.

На современном этапе важной и актуальной задачей является рациональное использование при проектировании информационных комплексов ЛА передовых достижений в области современных вычислительных технологий и интеллектуальных информационно-управляющих систем.

Реализация моделей и алгоритмов адаптации, обучения, контроля и диагностики на всех уровнях иерархии информационного комплекса ЛА возможна на основе распределенных микропроцессорных информационно-измерительных систем с программируемой архитектурой. Характерными особенностями таких структур являются: иерархичность уровней обработки информации и управления; модульность построения функциональных звеньев и конструктивных частей; интеграция измерительных, вычислительных и управляющих средств. Благодаря этим особенностям структуры может быть достигнуто существенное повышение точности и надежности бортовых информационно-измерительных систем во всех условиях их применения.

Известные сквозные технологии проектирования, отладки и изготовления сложных распределенных микропроцессорных вычислительных и управляющих устройств могут быть успешно применены при разработке структуры, функциональной организации, программного и аппаратного обеспечения бортового оборудования ЛА. Однако современные методы проектирования бортовых микропроцессорных распределенных информационно-измерительных систем, инструментальные средства их отладки, способы контроля и диагностики разработаны недостаточно.

Цель диссертационной работы состоит в разработке структур и алгоритмов адаптивных распределенных информационно-измерительных систем, которые за счет оптимальной обработки информации, перестраиваемой архитектуры, развитого программного и инструментального обеспечения позволят повысить точность, надежность и живучесть бортового оборудования современных летательных аппаратов. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать обобщенную модель микропроцессорной адаптивной распределенной информационно-измерительной системы и сформулировать требования к ее структуре, функциям и режимам работы. Проанализировать возможности использования достижений современных технологий разработки микропроцессорных информационно-управляющих систем для решения поставленной задачи.

2. Разработать метод проектирования адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов, который за счет программируемости архитектуры, использования инструментальных средств и групп базовых объектов обеспечит повышение производительности, качества и прозрачности проектных работ.

3. Разработать структуры распределенных адаптивных информационно-измерительных систем, рационально объединяющие измерительные, вычислительные и инструментальные средства, позволяющие за счет сбалансированности аппаратных и программных компонент и использования параметризируемых шаблонов обеспечить требования технического задания.

4. Разработать алгоритмы тестирования и инструментальные системы для вложенной отладки адаптивных распределенных информационно-измерительных систем различного назначения и сложности при помощи специально подобранных серверов и интерфейсов с расширенным набором функций.

5. Разработать методы и алгоритмы контроля параметров информационно-измерительных систем летательного аппарата, включающие процедуры повышения помехозащищенности и достоверности результатов измерений, оценку вероятностей возникновения аварийных ситуаций и определение своевременных мер по восстановлению обнаруженных неисправностей.

6. Исследовать характеристики и оценить эффективность предлагаемых методов и алгоритмов контроля путем обработки полетных экспериментальных данных и имитационного моделирования процедур определения времени задержки обнаружения аварийных ситуаций, связанных с выходом контролируемых параметров информационно-измерительных систем летательного аппарата за пределы допусков. Методы исследования. При решении поставленных задач использовался аппарат общей теории принятия решений, теории оценивания, идентификации и оптимального управления, методы фильтрации помех и

возмущений, методы проектирования микропроцессорных информационно-управляющих систем, методы теории надежности, испытаний, контроля и восстановления, методы математического моделирования и проведения многофакторных экспериментов.

Научная новизна. К новым научным результатам, полученным лично автором и включенным в диссертацию, относятся:

1. Метод разработки структур адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов, учитывающий достижения современных автоматизированных технологий проектирования микропроцессорных информационно-вычислительных комплексов с программируемой архитектурой.

2. Структурные модели целевой и инструментальной систем, позволяющие не только учитывать, но и уменьшать погрешность, вносимую инструментарием в работу целевой системы, в качестве которой может выступать любая разрабатываемая микропроцессорная информационно-измерительная система летательного аппарата.

3. Методика выбора и использования базовых архитектурных объектов микропроцессорных вычислительных систем при проектировании структур и алгоритмов адаптивных распределенных информационно-измерительных систем ЛА с программируемой архитектурой, обеспечивающая ускорение процесса разработки систем, повышение его качества и прозрачности.

4. Способ вложенной отладки адаптивных микропроцессорных вычислительных структур, позволяющий за счет оптимального выбора инструментальных средств отлаживать и тестировать адаптивные распределенные информационно-измерительные системы различного назначения и сложности при помощи нескольких видов инструментальных серверов.

5. Инструментальная система, позволяющая в сжатые сроки с малыми затратами разрабатывать структуры и производить тестирование и отладку сложных адаптивных распределенных информационно-измерительных систем через единый инструментальный интерфейс.

6. Метод контроля работоспособности адаптивных распределенных информационно-измерительных систем, позволяющий за счет рандомизации межконтрольных интервалов повысить вероятность своевременного обнаружения моментов возникновения аварийных ситуаций.

7. Детерминированные и стохастические модели операций контроля, чувствительные к времени задержки обнаружения аварийных ситуаций, которые позволяют оценить эффективность одиночных операции контроля и обеспечить оперативную корректировку режимов и алгоритмов контроля с целью повышения надежности и живучести информационно-измерительных систем летательного аппарата.

8. Алгоритмы контроля параметров информационно-измерительных систем летательного аппарата, обеспечивающие процедуры преобразования форматов экспериментальных данных, первичную обработку результатов

измерений, фильтрацию помех, оценку вероятности возникновения аварийной ситуации и позволяющие определить меры по восстановлению обнаруженных неисправностей.

Достоверность полученных результатов основывается на правильном применении математического аппарата теории оценивания, адаптации и оптимального управления, теории надежности, контроля и испытаний, а также подтверждается полученными данными имитационного моделирования алгоритмов, функциональных блоков и режимов работы предлагаемых адаптивных распределенных информационно-измерительных систем. Достоверность результатов моделирования подтверждена экспериментами в условиях, приближенных к реальным, а также данными полетных испытаний.

Практическая ценность. Изложенные в диссертации научные и методологические основы построения адаптивных распределенных информационно-измерительных систем формируют базовую среду для интенсификации работ в области совершенствования и развития бортового оборудования ЛА.

Теоретические, методические и алгоритмические основы построения адаптивных распределенных информационно-измерительных систем ЛА, представленные в диссертации, позволяют сократить сроки, повысить прозрачность и качество их проектирования за счет применения базовых архитектурных объектов микропроцессорных вычислительных средств, способов отладки и тестирования с помощью различного вида инструментальных серверов и интерфейсов.

Реализация результатов работы. Разработанные методики выбора и применения базовых архитектурных объектов микропроцессорных вычислительных средств, способы контроля, диагностики, отладки и тестирования адаптивных распределенных информационно-измерительных систем ЛА различной степени сложности используются специалистами МИЭА и АО РПКБ при разработке новой техники, а также в учебном процессе кафедры "Точные приборы и измерительные системы " МГАПИ при подготовке инженерных кадров по специальности 19.01 "Приборостроение".

Аппробавдга результатов работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях различных уровней:

Чтениях, посвященных разработке научного наследия и развития идей К.Э. Циолковского (Москва, 1999, 2000 г.); НТК "Информационно-измерительные системы и точность в приборостроении" (Москва, 1999 г.); НТК "Теория адаптивных систем и ее применение" (СПб, 1999 г.), а также на научных семинарах и совещаниях организаций МИЭА, АО РПКБ.

Публикации. Основные результаты работы представлены в научном отчете по госбюджетной теме ПРГ-103, которую автор выполнял в качестве исполнителя и опубликованы в 6-ти научных статьях.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, приложения и списка литературы. Общий объем работы составляет 137 страниц, в том числе: 128 страниц основного текста, включающего 33 рисунка и 2 таблицы; 5 страниц приложения; 4 страницы списка литературы на 57 наименований.

На защиту выносятся.

1. Результаты анализа современного состояния и тенденций развития приборного оборудования летательных аппаратов, которые доказывают актуальность разработки бортовых адаптивных информационно-измерительных систем с пространственно распределенной структурой на базе микропроцессорных вычислителей с программируемой архитектурой.

2. Разработанные структуры и функциональные модели адаптивных распределенных информационно-измерительных система с программируемой архитектурой, включающие базовые архитектурные объекты микропроцессорных вычислительных систем, средства для их программирования, отладки и управления режимами.

3. Предлагаемый метод вложенной отладки распределенных микропроцессорных вычислительных систем, основанный на использовании различных видов инструментальных серверов.

4. Предлагаемые методы и технологические приемы разработки инструментальных средств отладки адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов.

5. Разработанные модели инструментальных систем для отладки и тестирования адаптивных распределенных информационно-измерительных систем различного уровня сложности.

6. Предлагаемые алгоритмы контроля параметров адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов, основанные на рациональном выборе детерминированных или случайных межконтрольных временных интервалов с целью уменьшения времени задержки обнаружения аварийных ситуаций и своевременного принятия восстановительных мер.

7. Разработанные процедуры отбраковки аномальных измерений, адаптивной фильтрации помех и сглаживания, которые используются при первичной обработке данных измерений параметров информационно-измерительных систем для обеспечения требуемой достоверности и надежности результатов контроля.

8. Результаты аналитических исследований и статистического имитационного моделирования операций контроля с использованием экспериментальных данных об отказах в информационно-измерительных системах ЛА, которые подтверждают работоспособность и эффективность предлагаемых алгоритмов контроля.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представляется решаемая проблема, отмечаются новые научные результаты, полученные лично соискателем и включенные в диссертацию, формулируются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Анализ проблемы проектирования адаптивных распределенных информационно-измерительных систем ЛА" дается общая характеристика назначения, состава и функций приборного оборудования современного ЛА. Отмечается, что стратегия развития бортовых измерителей и информационно-измерительных систем (ИИС) связана с прогрессивными принципами их построения: - иерархичностью уровней обработки информации и управления; - блочностью построения функциональных звеньев; -интеграцией измерительных, вычислительных и управляющих компонент в единые подсистемы и комплексы.

В качестве положительного примера правильного развития рассматривается пилотажно-навигационный комплекс (ПНК), который является важнейшей компонентой информационного комплекса ЛА ( рис. 1.). Подробно описываются структура и задачи, решаемые ГОЖ, который включет в свой состав разнообразные измерители и информационно-измерительные системы, обеспечивающие бортовые системы управления и экипаж информацией о координатах и текущих значениях высотно-скоростных параметров ЛА, необходимой для решения задач автоматического, полуавтоматического и ручного самолетовождения на всех этапах полета.

Отмечается, что повышение эффективности ПНК, прежде всего, связано с совершенствованием и развитием его структурной и функциональной организации.

Поэтому в структуре комплекса должны быть несколько уровней иерархии ( см. рис. 1), на каждом из которых решаются определенные задачи обработки информации, управления, контроля и диагностики состояния. Первый уровень включает в себя совокупность навигационных устройств, осуществляющих непрерывные измерения физических величин, связанных различным образом с навигационными параметрами ЛА. На втором уровне определяется вектора навигационного состояния летательного аппарата на основе измерительной информации от первого уровня и априорной информации в виде динамических моделей поступательного и углового движения ЛА.

На третьем уровне обеспечивается высокая точность навигационных измерений за счет применения стохастических методов фильтрации и сглаживания погрешностей.

Особое значение в диссертации уделяется высшим уровня, обеспечивающим требуемую надежность и адаптацию ПНК к реальным условиям полета, его самообучение и самоорганизацию.

Рис. 1. Структура иерархической системы получения и обоаботки инЛопмаиии в ПНК

В зависимости от уровня развития технического интеллекта и глубины проработки в ПНК могут быть реализованы различные виды адаптации: -параметрическая, которая предполагает изменение параметров моделей ИИС ЛА для достижения их максимальной эффективности в зависимости от условий работы и решаемых задач;

- структурная, которая используется для автоматического изменения состава оборудования и связей между подсистемами ИИС с целью обеспечения максимальной приспособленности к условиям и режимам движения объекта;

- алгоритмическая, обеспечивающая целенаправленный переход от одних алгоритмов обработки информации к другим, в зависимости от требуемой точности навигационных измерений, от режимов работы ПНК, географического местоположения ЛА и т.п.;

- эволюционная, с помощью которой осуществляется самоорганизация структуры и функций ИИС, накопление и оценивание опыта работы, вы-

явление корреляционных связей между явлениями и обучение для повышения точности и надежности навигационных и других измерений.

Сложная иерархическая структура и многообразие решаемых задач в адаптивных ИИС требуют применения при их проектировании подходов, используемых для создания больших систем. Особенностью таких систем является наличие многих информационно связанных компонент, которые могут быть разобщены в пространстве и времени и выполнять разнообразные функции. Для информационных компонент ИИС характерно наличие стохастической обстановки, возникающей из-за случайной природы входных сигналов и случайных изменений характеристик функциональных и конструктивных элементов. Неопределенность, обусловленная стохастической обстановкой приводит к тому, что работа адаптивных ИИС может сопровождаться принятием самых разнообразных решений на всех иерархических уровнях. Наиболее характерными типами решений являются сглаживание и выделение полезных составляющих в сигналах, получение оценок заданного состава параметров, классификация объектов и ситуаций, управление процессами измерения и обработки информации и т.п.

Общий подход к синтезу алгоритмов адаптивных ИИС основывается на теории статистических решений, которые отыскиваются путем минимизации средних значений потерь от принятия неоптимальных решений. Модели, которые используются при выработке решений в адаптивных ИИС, по существу, представляют собой управляемые процессы. Целью управления является либо обеспечение адекватности моделей реальным физическим процессам, которые они описывают, либо получение желаемого характера их функционирования в условиях помех и возмущений. Объектами управления являются алгоритмы обработки информации и исполнительные устройства, осуществляющие распределение информационных потоков, изменение параметров моделей, структуры, алгоритмов, критериев и т.д.

Достаточное внимание в диссертации уделяется вопросам управления надежностью и эффективностью пилотажно-навигационного комплекса ЛА на всех этапах его жизненного цикла, которое невозможно без применения современных средств автоматизированного контроля, диагностики и технического обслуживания. На примере обобщенной схемы контроля рассматриваются структурная организация, функции и режимы работы системы контроля ИИС. Формулируются задачи, решаемые при контроле и диагностировании, в том числе, задачи предварительной обработки, экспресс-контроля, качественного прогноза и углубленного тестирования. Отмечаются недостатки систем контроля и диагностики ИИС, намечаются направления их дальнейшего развития.

Обсуждаются вопросы, связанные с технической реализацией более совершенных адаптивных ИИС с элементами технического интеллекта, моделей и алгоритмов адаптации, контроля и диагностики. Делается вывод о необходимости разработки методологии проектирования, а также

широкого использования распределенных микропроцессорных информационных и управляющих систем с программируемой архитектурой.

В заключение главы формулируются цель и задачи диссертации. Во второй главе "Разработка структур адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов" вначале рассматриваются вопросы проектирования и технической реализации микропроцессорных информационно-измерительных систем с программируемой архитектурой (МП ИИ С ПА). Формулируется постановка задачи проектирования подобных систем, работающих в различных режимах реального времени - жесткого (ЖРВ). и мягкого (МРВ). В соответствии с обобщенной схемой МП ИИС ПА (рис. 2) дается подробная классификация их структур по назначению и способам комплексирования на основе функционально и конструктивно законченных блоков, которые могут быть полностью готовыми, собраными, смешанными и заказными.

Рис. 2. Обобщенная модель МП ИИС ПА

По каждому варианту однопроцессорного и многопроцессорного комплексирования приводятся структурные характеристики - количество вычислителей и процессоров, типы связей между ними, степень однотипности и равноправия процессоров и др.

Проведен обзор современных сквозных технологий проектирования и отладки распределенных МП ИИС ПА. Особенно детально проанализированы наиболее популярные объектно-ориентированные технологии проектирования программного обеспечения - Коарда и Юрдона, Уифса-Брука, Румбогха, Якобсона, HOOD и CoDesign. В

результате анализ сделан вывод о том, что для решения поставленной задачи в качестве базовой может использоваться технология СоОеБ1Цп. Поэтому в^работе приводится подробное описание методического и инструментального обеспечения технологии СоОе8{цп, которое может быть взято на вооружение для разработки адаптивных распределенных информационно-измерительных систем ЛА.

Отметим основные особенности технологии CoDesign. В процессе проектирования последовательно реализуются следующие основные этапы: - разработка требований; - разработка моделей поведения систем; - анализ моделей, верификация, симуляция и уточнение требований; -разбиение проектируемой системы на аппаратную и программную части в результате анализа и синтеза вариантов разделений; - выдача ТЗ для разработчиков.

Далее в главе проведен обзор известных методов и инструментальных средств проектирования микропроцессорных ИИС., который показал, что они имеют недостатки и не могут в полной мере использоваться для решения поставленной задачи. Поэтому была разработаны требования к обеспечению процесса проектирования адаптивных распределенных МП

Рис. 3. Схема обеспечения процесса проектирования адаптивных оасппеаеленных МП ИИС ПА

В диссертации подробно описаны все элементы обеспечения, в том числе, библиотеки архитектурных объектов проектирования, использование которых снимает ряд классических проблем, а именно:

-проблему старения, поскольку архитектурные объекты устаревают медленнее чем библиотеки подпрограмм или принципиальные схемы;

- проблему гибкого перемещения и выбора границ АППАРАТУРА-ПРОГРАММА, поскольку архитектурные компоненты охватывают значительную часть уровней проектируемой системы.

• проблему оценки технических решений при использовании и анализе параметризованных моделей.

Процессоры являются одним из главных объектов проектируемых микропроцессорных ИИС, определяющих их архитектуру. Поэтому в диссертации были детально рассмотрены перспективные российские и зарубежные процессоры универсального назначения. Все они были разбиты на группы и среди них были отобраны наиболее пригодные для использования в процессе проектирования МП ИИС ПА различной сложности. Был предложен метод проектирования и отладки МП ИИС ПА, основанный на принципе программируемое™ архитектуры и использовании групп базовых объектов, обладающих функциональной полнотой в отношении большинства задач проектирования. Метод позволяет разрабатывать эволюционные информационно-управляющие структуры с частично незафиксированными аппаратными механизмами и параметризуемыми шаблонами, которые обеспечивают возможность оперативной тестовой оценки проекта, повышают его прозрачность и качество -

С процедурной точки зрения метод представляет собой процесс поэтапного уточнения архитектуры проектируемого объекта, каждый уровень абстракции которого отражается тремя основными процессами: - определения требований; - определения архитектуры; - тестирования (рис. 4).

Рис. 4. Схема процесса проекгирования МП ИИС ПА

Требования оформляются в виде набора из классических потоковых диаграмм данных и управления, спецификаций данных, команд и словаря. Архитектура подсистемы (уровня) описывается архитектурной диаграммой и спецификацией архитектуры.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА

ИМ, им2 ИМз ООО имл

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС

ЗЕ

ЦЕЛЕВАЯ СИСТЕМА

Целевая машина

Инструментальный сервер

ICP

FLASH FLEX E2PROM

Целевая машина

Инструментальный сервер

ICP

А "

FLASH FLEX E2PROM

i>

Целевая машина

Инструментальный

сервер

— -

ICP

FLASH FLEX E2PROM

f . ________ 1

Непосредственная отладка

Рис. 5. Автоматизированный комплекс для проектирования и отладки АР ИИС ПА

Предложенный метод был апробирован с помощью разработанного автоматизированного комплекса для проектирования и отладки АР ИИС ПА ( рис. 5). Комплекс состоит из двух систем - инструментальной и целевой. Инструментальная система состоит из одной или нескольких инструментальных машин (ИМ) и связана с целевой системой через инструментальный интерфейс. Целевая система, в качестве которой выступает АР ИИС ПА или ее часть, состоит из нескольких целевых машин, на каж-

дой из которых установлен свой инструментальный сервер ( т.е. инструментальная система с базовым, расширяемым в случае необходимости, набором функций). Инструментальные серверы соединены друг с другом посредством инструментальных интерфейсов: Каждый из серверов имеет в своем составе 1СР средства для работы с FLASH, EEPROM. FLEX.

Автоматизированный комплекс позволяет осуществлять три варианта отладки - прямую, непосредственную и вложенную. Прямая отладка является аналогом классического мониторного варианта отладки, Непосредственная отладка предполагает доступ к центральным машинам через механизмы ЮР. Вложенная отладка предполагает доступ к ним через несколько промежуточных целевых машин.

Были разработаны варианты инструментального обеспечения для различных по сложности категорий АР ИИС ПА - однопроцессорных; многопроцессорных; - многомашинных. Результаты разработок представлены в диссертации, причем по каждой из них подробно описаны: -характерные особенности целевой системы и ее инструментария, а также архитектурная модель внешней инструментальной системы.

Все функциональные компоненты комплекса, представленные на рис. 5, подробно описаны в диссертации. В заключении главы дано описание структуры, функций и режимов работы инструментальной системы для проектирования и отладки наиболее сложной, многомашинной категории АР ИИС ПА ( рис. 6).

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ

СИСТЕМА

Модули ввода вывода

Siemens С167 CR-LM RAM

FLASH CAN

Модули МАСТЕРА

Siemens

С167 CR-LM

RAM

FLASH

CAN

о. о и и а Я о о. с

X ы

-I

to

Intel 386 EX (QNX)

RAM

AV

FLASH

CAN

\r

Рис. 6. Структура разработанной инструментальной системы для проектирования и отладки сложных АР ИИС ПА

Инструментальная система является многомашинным многопроцессорным комплексом с разнородными процессорами. В состав системы

входят два модуля МАСТЕР и несколько модулей ввода вывода. Для решения проблем вложенной отладки был частично реализован проект инструментального сервера.

Система обеспечивает возможность отладки, настройки и снятия экспериментальных данных с микроконтроллеров различного типа.

Инструментарий системы имеет открытое, программно-доступное ядро с API из примерно четырехсот наименований, открытость которого позволяет конечному пользователю достаточно легко дописывать недостающие инструментальные функции и программировать ход отладки и эксперимента. Для облегчения визуализации результатов работы для системы разработан упрощенный оконный интерфейс.

В третьей главе "Разработка алгоритмов контроля адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов" сформулированы требования к информационному, методическому и организационному обеспечению процедур контроля, проверок и испы-1аний проектируемых информационных систем. Рассмотрены различные показатели эффективности контроля и среди них выделен один, наиболее полно отвечающий сформулированным требованиям. Этим показателем является время задержки определения аварийной ситуации (ВЗО АС), под которой понимается как физический отказ элемента системы. Так и выход ее параметра за пределы допуска. Величина ВЗО АС определяется возможностью АР ИИС JIA некоторое время сохранять работоспособность даже при наличии отказа. Такие свойства обязательно закладываются в систему ещё на этапе проектирования и при контроле их необходимо учитывать.

Выбранный показатель эффективности контроля позволил разработать модели процедур и алгоритмов обнаружения неисправностей. При их разработке были приняты следующие допущения:

- перед включением система полностью исправна; - восстановление системы занимает минимальное время по сравнению с длительностью безотказной работы; - в течение всего времени работы интенсивность возникновения аварийных ситуаций (АС) постоянна; - система после каждого цикла контроля система восстанавливается и функционирует как новая; - состояние системы известны известно только в моменты контроля; - при контроле отказы не возникают и не вносятся; - в межконтрольный интервал возникает не более одной АС; - контроль достоверен. Предложен перспективный метод контроля работоспособности АР ИИС ПА, позволяющий за счет случайного выбора межконтрольных интервалов повысить вероятность своевременного обнаружения моментов возникновения аварийных ситуаций. Разработаны детерминированные и стохастические модели операций контроля, чувствительные к времени задержки обнаружения аварийных ситуаций, которые рекомендуется использовать в системах обеспечения надежности и живучести информационно-измерительных систем летательного аппарата для оперативной корректировки режимов и алгоритмов их работы. Детерминированная модель

характеризуется тем, что меясконтролыше интервалы образуют регулярный поток событий на интервале [0, т] с длительностью интервала Т --т/(п+1). Функция распределения ВЗО АС в этом случае является функцией одного случайного аргумента: z = Т - у:

FД (z) = ехр[-А,(Т - z)]A(z - Т), z

где A(z- Т) - единичная функция Хэвисайда.

Функция распределения для случайной модели контроля имеет вид: рС(2) = 1_«ФИ<1^ 2)],

где у[п + 1,-л(т - z)] - неполная гамма-функция, которая представляется в виде ряда, удобного для расчётов:

Т[П + 1,-Цт-г)] = (-1)п + 1П!{1-ехр[Цг-2)][ £ 'И" ]}>

m = 0 т! где п - число циклов контроля на интервале [0, т].

Функция распределения для объединенной модели контроля, совмещающей в себе положительные свойства детерминированной и случайной моделей имеет вид:

F°(z)= J / Ь~Чф (з)}ф (y)A(z - Т )dTdy, z D Ту доп

где у - время возникновения АС, измеряемое от начала текущего межконтрольного интервала; <p^.(s) - изображение Лапласа функции плотности

вероятности'распределения межконтрольных интервалов.

Критерием выбора предпочтительной модели контроля являлась

максимальная вероятность F (z) обеспечения заданного времени 30 АС,

z

а именно: F (z) = max(F<"(z),F'^(z), F®(z)],

7. z z z

На основе приведенных моделей контроля были разработаны конкретные алгоритмы контроля параметров адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов. В диссертации показано, что при контроле в соответствии с этими алгоритмами реализуются процедуры преобразования форматов экспериментальных данных, первичная обработка результатов измерений, адаптивная фильтрацию помех и сглаживание реализаций, а также вырабатываются оценки величин вероятностей выхода контролируемых параметров за пределы допуска, позволяющие прогнозировать возникновение аварийных ситуаций и принимать своевременные меры по их предотвращению. На рис. 7 представлена схема и алгоритмы, которые были реализованы при имитационном моделировании предлагаемых методов контроля.

Рис. 7. Схема моделирования процессов контроля

В заключении главы приведены результаты аналитических исследований и имитационного моделирования детерминированных и стохастических операций контроля с использованием экспериментальных данных об отказах в информационно-измерительных системах ЛА, которые подтвердили работоспособность и эффективность предлагаемых алгоритмов контроля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в диссертации результаты теоретических исследований и практических разработок, направленных на решение важной и актуальной проблемы совершенствования и развития информационного обеспечения летательных аппаратов, позволяют сделать следующие выводы:

1. В результате анализа современного состояния и тенденций развития приборного оборудования летательных аппаратов выявлена и обоснована актуальная проблема его совершенствования на основе разработки высокоорганизованных адаптивных информационно-измерительных систем с элементами технического интеллекта. Показано, что для повышение точности и надежности бортовых средств измерений, обеспечения иерархичности уровней обработки информации и управления, модульности построения функциональных звеньев и конструктивных частей, интеграции измерительных, вычислительных и управляющих средств, информационно-измерительные системы ЛА должны проектироваться на базе распределенных многопроцессорных вычислительных комплексов с программируемой архитектурой.

2. Разработана обобщенная модель адаптивной распределенной информационно-измерительной системы, сформулированы требования к ее структуре, выполняемым функциям, режимам работы в составе информационного комплекса ЛА и способам взаимодействия с его экипажем. Показано, что проектирование распределенных адаптивных микропроцессорных информационно-измерительных систем требует создания специальных методов и инструментальных средств, обеспечивающих: - сбалансированность аппаратных и программных компонент, достигаемую за счет объектной декомпозиции на аппаратно- и программно реализованные модули, - верифицированные спецификации архитектурных, аппаратных и программных объектов; - направленный поиск оптимальных решений на основе сравнения вариантов реализации целевой системы на архитектурном, программном и аппаратном уровнях; - сквозную поддержку всех этапов проектирования.

3. Предложен объектно-ориентированный метод разработки адаптивных распределенных информационно-измерительных систем, основанный на принципе программируемости архитектуры и использовании групп базовых объектов, обладающих функциональной полнотой в отношении большинства задач проектирования. Показано, что принцип программируемости позволяет разрабатывать эволюционные информационно-

управляющие структуры с частично незафиксированными аппаратными механизмами и параметризуемыми шаблонами, которые обеспечивают возможность оперативной тестовой оценки проекта, повышают его прозрачность и качество.

4. Разработана библиотека архитектурных объектов и предложены базовые модели инструментария, которые целесообразно использовать при проектировании адаптивных распределенных информационно-измерительных систем ЛА различной сложности. Определены частные и интегральные характеристики для всех групп архитектурных объектов. Установлено, что использование библиотеки объектов и базовых моделей инструментария особенно эффективно при разработке многопроцессорных информационно-вычислительных структур, поскольку позволяет выявлять ошибки уже на ранних этапах их архитектурного проектирования и сокращать длительность цикла разработки на 30 - 40 %.

5. Предложен способ вложенной отладки многопроцессорных распределенных адаптивных информационно-измерительных систем, основанный на удаленной отладке таких системы путем подключения их к инструментальной системе через специальный интерфейсный канал. Способ обеспечивает загрузку программ и данных в любой узел отлаживаемой системы, а также получение и визуализацию информации о функционировании ее программ. Использование способа вложенной отладки позволяет распараллелить работы по отладке, тестированию и настройке, что приводит к сокращению сроков выполнения этих работ примерно в полтора раза.

6. Рассмотрена проблема управления надежностью и эффективностью информационно-измерительных систем Л А. Сформулированы требования к информационному, методическому и организационному обеспечению процедур контроля, проверок и испытаний этих систем на различных этапах их жизненного цикла. Определены задачи автоматизированного контроля и диагностики систем, в числе которых основной признана задача разработки детерминированных и стохастических стратегий, алгоритмов и программ поиска неисправностей, обеспечивающих требуемую точность, достоверность и производительность контроля за счет расчленения процедур обнаружения неисправностей на отдельные модули и их упорядочения с помощью экстремальных комбинаторных методов.

7. Предложен перспективный метод контроля работоспособности адаптивных распределенных информационно-измерительных систем, позволяющий за счет рандомизации межконтрольных интервалов повысить вероятность своевременного обнаружения моментов возникновения аварийных ситуаций. Разработаны детерминированные и стохастические модели операций контроля, чувствительные к времени задержки обнаружения аварийных ситуаций, которые рекомендуется использовать в системах обеспечения надежности и живучести информационно-измерительных систем летательного аппарата для оперативной корректировки режимов и алгоритмов их работы.

8. Алгоритмы контроля параметров адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов, с помощью которых реализуются процедуры преобразования форматов экспериментальных данных, первичная обработка результатов измерений, адап-1ивная фильтрацию помех и сглаживание реализаций, а также вырабатываются оценки величин вероятностей выхода контролируемых параметров за пределы допуска, позволяющие прогнозировать возникновение аварийных ситуаций и принимать своевременные меры по их предотвращению.

9. Проведены аналитические исследования и имитационное моделирование детерминированных и стохастических операций контроля с использованием экспериментальных данных об отказах в информационно-измерительных системах ЛА, которые подтвердили работоспособность и эффективность предлагаемых алгоритмов контроля.

Представленные результаты исследований и сформулированные выводы позволяют утверждать, что задачи диссертационной работы решены в полном объеме.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Алеков A.A., Селезнев A.B. Проблемы разработки адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов. - Раздел 1.2 в отчете по НИР ПРГ-103 на тему " Методы проектирования и контроля информационных комплексов летательных аппаратов ", МГАПИ, 1999 г., 8 п л.

2. Алеков A.A., Селезнев A.B., Распределенные информационно-измерительные системы и комплексы летательных аппаратов. - В сб. "Измерительные приборы и информационные системы", МГАПИ, 2000 г., с. 3-20.

3. Алеков A.A. Микропроцессорные информационно-измерительные системы с программируемой архитектурой. - В сб. "Измерительные приборы и информационные системы", МГАПИ, 2000 г., с. 21 - 35.

4. Алеков A.A. Проектирование инструментальных средств отладки микропроцессорных информационно-измерительных систем. - В сб. "Измерительные приборы и информационные системы", МГАПИ, 2000 г., с. 36 - 52.

5. Алеков A.A. Методы контроля информационно-измерительных систем летательных аппаратов. - В сб. "Измерительные приборы и информационные системы", МГАПИ, 2000 г., с. 91 - 101.

6. Алеков A.A. Анализ эффективности методов контроля информационно-измерительных систем летательных аппаратов. - В сб. "Измерительные приборы и информационные системы", МГАПИ, 2000 г., с. 101 -108.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АДАПТИВНЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ.

1.1. Общая характеристика приборного оборудования современных летательных аппаратов.

1.2. Особенности структурной и функциональной организации информационно-измерительных комплексов Л А.

1.3. Проблемы совершенствования и развития пилотажно-навигационных комплексов ЛА.

1.4. Контроль и диагностика состояния бортовых информационно-измерительных систем.

1.5. Цель и задачи диссертации.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУР АДАПТИВНЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО- ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ.

2.1. Современные микропроцессорные информационно-измерительные системы летательных аппаратов.

2.2. Обзор современных технологий проектирования и отладки распределенных микропроцессорных ИИС ЛА.

2.3. Методы проектирования адаптивных распределенных

ИИС ЛА с программируемой архитектурой.

2.4. Разработка инструментальных моделей адаптивных распределенных ИИС ЛА с программируемой архитектурой.

2.5. Разработка базовых инструментальных средств отладки адаптивных распределенных ИИС с программируемой архитектурой.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ КОНТРОЛЯ АДАПТИВНЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ.

3.1. Анализ показателей эффективности процессов контроля адаптивных распределенных ИИС ЛА.

3.2. Разработка моделей операций контроля.

3.3. Анализ характеристик предлагаемых моделей контроля.

3.4. Реализация разработанных методов контроля.

Актуальность исследования. С развитием авиации, ростом числа и сложности задач, выполняемых летательными аппаратами (ЛА), существенно повысились требования к информационному обеспечению полета. Эксплуатационные характеристики современных ЛА определяются не только техническим уровнем его планера и двигательной установки, но и в большой степени совершенством бортового оборудования самолета. Это оборудование должно обеспечивать высокоточную навигацию, взлет и посадку ЛА в сложных метеоусловиях, всесторонний контроль, диагностику и локализацию отказов бортовой аппаратуры, информационную разгрузку экипажа.

Широкое применение в бортовом оборудовании ЛА цифровой вычислительной техники породило и новые проблемы проектирования этого оборудования на базе различных способов объединения измерительных систем и вычислительных средств в единые информационно-вычислительные комплексы. В этих условиях особенно актуальными стали выбор функционально-структурного облика бортового оборудования, а также разработка эффективного математического и программного обеспечения, необходимого для его функционирования.

Возросшая сложность бортовых информационно-измерительных и управляющих комплексов привела к необходимости автоматизации их проектирования, без которой принципиально невозможно разработать сложную техническую систему на уровне современных требований.

Развитие авиационной техники, расширение круга и возрастание сложности решаемых ЛА задач ставит перед разработчиками бортовых информационно-измерительных систем (ИИС) ряд задач, в том числе:

-обеспечение измерения, сбора и оптимальной обработки значительных объемов информации о положении ЛА, окружающей обстановке и состоянии бортовых устройств и систем;

-повышение надежности и живучести бортового информационно-вычислительного комплекса;

-повышение точности проводимых измерений и быстродействия устройств, как воспринимающих, так и обрабатывающих информацию;

-обеспечение экипажа всей необходимой информацией, ее рациональное обобщение и наглядное представление;

-значительное сокращение числа операций и длительности предполетной подготовки бортового комплекса.

Решение этих задач возможно на основе применения современной микропроцессорной элементной базы, а также передовых достижений в области проектирования высокоорганизованных информационно-измерительных систем с развитыми средствами адаптации и технического интеллекта.

Прогресс в развитии микроэлектронной вычислительной техники оказал существенное влияние на принципы построения информационно-измерительных систем JIA. Основным направлением качественного изменения ИИС, обусловленного внедрением микропроцессорных систем, является создание распределенных систем с программируемой архитектурой.

Характерными особенностями таких структур являются: иерархичность уровней обработки информации и управления; модульность построения функциональных звеньев и конструктивных частей; интеграция измерительных, вычислительных и управляющих средств. Благодаря этим особенностям структуры достигается существенное повышение точности и надежности бортовых ИИС во всех условиях применения летательных аппаратов.

В диссертации представлены результаты решения важной и актуальной задачи разработки структур и алгоритмов адаптивных распределенных бортовых информационно-измерительных систем, которые за счет оптимальной обработки измерительной информации, своевременной перестройки структуры и алгоритмов позволяют повысить эффективность информационно-вычислительных комплексов современных летательных аппаратов.

К новым научным результатам, полученным лично автором и включенным в диссертацию, относятся:

I Метод разработки структур адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов, учитывающий достижения современных автоматизированных технологий проектирования микропроцессорных информационно-вычислительных комплексов с программируемой архитектурой.

2. Структурно-алгоритмические модели целевой и инструментальной систем, позволяющие не только учитывать, но и уменьшать погрешность, вносимую инструментарием в работу целевой системы, в качестве которой может выступать любая разрабатываемая микропроцессорная информационно-измерительная система летательного аппарата.

3. Методика выбора и использования базовых архитектурных объектов микропроцессорных вычислительных систем при проектировании структур и алгоритмов адаптивных распределенных информационно-измерительных систем ЛА с программируемой архитектурой, обеспечивающая ускорение процесса разработки систем, повышение его качества и прозрачности.

4. Способ вложенной отладки адаптивных микропроцессорных вычислительных структур, позволяющий за счет оптимального выбора инструментальных средств отлаживать и тестировать адаптивные распределенные информационно-измерительные системы различного назначения и сложности при помощи нескольких видов инструментальных серверов.

5. Инструментальная система, позволяющая в сжатые сроки с малыми затратами разрабатывать структуры и производить тестирование и отладку сложных адаптивных распределенных информационно-измерительных систем через единый инструментальный интерфейс.

6. Метод контроля работоспособности адаптивных распределенных информационно-измерительных систем, позволяющий за счет рандомизации межконтрольных интервалов повысить вероятность своевременного обнаружения моментов возникновения аварийных ситуаций.

7. Детерминированные и стохастические модели операций контроля, чувствительные к времени задержки обнаружения аварийных ситуаций, которые позволяют оценить эффективность одиночных операции контроля и обеспечить оперативную корректировку режимов и алгоритмов контроля с целью повышения надежности и живучести информационно-измерительных систем летательного аппарата.

8. Алгоритмы контроля параметров информационно-измерительных систем летательного аппарата, обеспечивающие процедуры преобразования форматов экспериментальных данных, первичную обработку результатов измерений, фильтрацию помех, оценку вероятности возникновения аварийной ситуации и позволяющие определить меры по восстановлению обнаруженных неисправностей.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа современного состояния и тенденций развития приборного оборудования летательных аппаратов, которые доказывают актуальность разработки бортовых адаптивных информационно-измерительных систем с пространственно распределенной структурой на базе микропроцессорных вычислителей с программируемой архитектурой.

2. Разработанные структуры и функциональные модели адаптивных распределенных информационно-измерительных система с программируемой архитектурой, включающие базовые архитектурные объекты микропроцессорных вычислительных систем, средства для их программирования, отладки и управления режимами.

3. Предлагаемый метод вложенной отладки распределенных микропроцессорных вычислительных систем, основанный на использовании различных видов инструментальных серверов.

4. Предлагаемые методы и технологические приемы разработки инструментальных средств отладки адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов.

5. Разработанные модели инструментальных систем для отладки и тестирования адаптивных распределенных информационно-измерительных систем различного уровня сложности.

6. Предлагаемые алгоритмы контроля параметров адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов, основанные на рациональном выборе детерминированных или случайных межконтрольных временных интервалов с целью уменьшения времени задержки обнаружения аварийных ситуаций и своевременного принятия восстановительных мер.

7. Разработанные процедуры отбраковки аномальных измерений, адаптивной фильтрации помех и сглаживания, которые используются при первичной обработке данных измерений параметров информационно-измерительных систем для обеспечения требуемой достоверности и надежности результатов контроля.

8. Результаты аналитических исследований и статистического имитационного моделирования операций контроля с использованием экспериментальных данных об отказах в информационно-измерительных системах JIA, которые подтверждают работоспособность и эффективность предлагаемых алгоритмов контроля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. В результате анализа современного состояния и тенденций развития приборного оборудования летательных аппаратов выявлена и обоснована актуальная проблема его совершенствования на основе разработки высокоорганизованных адаптивных информационно-измерительных систем с элементами технического интеллекта. Показано, что для повышение точности и надежности бортовых средств измерений, обеспечения иерархичности уровней обработки информации и управления, модульности построения функциональных звеньев и конструктивных частей, интеграции измерительных, вычислительных и управляющих средств, информационно-измерительные системы ЛА должны проектироваться на базе распределенных многопроцессорных вычислительных комплексов с программируемой архитектурой.

2. Разработана обобщенная модель адаптивной распределенной информационно-измерительной системы, сформулированы требования к ее структуре, выполняемым функциям, режимам работы в составе информационного комплекса ЛА и способам взаимодействия с его экипажем. Показано, что проектирование распределенных адаптивных микропроцессорных информационно-измерительных систем требует создания специальных методов и инструментальных средств, обеспечивающих: - сбалансированность аппаратных и программных компонент, достигаемую за счет объектной декомпозиции на аппаратно- и программно-реализованные модули; - верифицированные спецификации архитектурных, аппаратных и программных объектов; - направленный поиск оптимальных решений на основе сравнения вариантов реализации целевой системы на архитектурном, программном и аппаратном уровнях; -сквозную поддержку всех этапов проектирования.

3. Предложен объектно-ориентированный метод разработки адаптивных распределенных информационно-измерительных систем, основанный на принципе программируемости архитектуры и использовании групп базовых объектов, обладающих функциональной полнотой в отношении большинства задач проектирования. Показано, что принцип программируемости позволяет разрабатывать эволюционные информационно-управляющие структуры с частично незафиксированными аппаратными механизмами и параметризуемыми шаблонами, которые обеспечивают возможность оперативной тестовой оценки проекта, повышают его прозрачность и качество.

4. Разработана библиотека архитектурных объектов и предложены базовые модели инструментария, которые целесообразно использовать при проектировании адаптивных распределенных информационно-измерительных систем JIA различной сложности. Определены частные и интегральные характеристики для всех групп архитектурных объектов. Установлено, что использование библиотеки объектов и базовых моделей инструментария особенно эффективно при разработке многопроцессорных информационно-вычислительных структур, поскольку позволяет выявлять ошибки уже на ранних этапах их архитектурного проектирования и сокращать длительность цикла разработки на 30 - 40 %.

5. Предложен способ вложенной отладки многопроцессорных распределенных адаптивных информационно-измерительных систем, основанный на удаленной отладке таких системы путем подключения их к инструментальной системе через специальный интерфейсный канал. Способ обеспечивает загрузку программ и данных в любой узел отлаживаемой системы, а также получение и визуализацию информации о функционировании ее программ. Использование способа вложенной отладки позволяет распараллелить работы по отладке, тестированию и настройке, что приводит к сокращению сроков выполнения этих работ примерно в полтора раза.

6. Рассмотрена проблема управления надежностью и эффективностью информационно-измерительных систем JIA. Сформулированы требования к информационному, методическому и организационному обеспечению процедур контроля, проверок и испытаний этих систем на различных этапах их жизненного цикла. Определены задачи автоматизированного контроля и диагностики систем, в числе которых основной признана задача разработки детерминированных и стохастических стратегий, алгоритмов и программ поиска неисправностей, обеспечивающих требуемую точность, достоверность и производительность контроля за счет расчленения процедур обнаружения неисправностей на отдельные модули и их упорядочения с помощью экстремальных комбинаторных методов.

7. Предложен перспективный метод контроля работоспособности адаптивных распределенных информационно-измерительных систем, позволяющий за счет рандомизации межконтрольных интервалов повысить вероятность своевременного обнаружения моментов возникновения аварийных ситуаций. Разработаны детерминированные и стохастические модели операций контроля, чувствительные к времени задержки обнаружения аварийных ситуаций, которые рекомендуется использовать в системах обеспечения надежности и живучести информационно-измерительных систем летательного аппарата для оперативной корректировки режимов и алгоритмов их работы.

8. Алгоритмы контроля параметров адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов, с помощью которых реализуются процедуры преобразования форматов экспериментальных данных, первичная обработка результатов измерений, адаптивная фильтрацию помех и сглаживание реализаций, а также вырабатываются оценки величин вероятностей выхода контролируемых параметров за пределы допуска, позволяющие прогнозировать возникновение аварийных ситуаций и принимать своевременные меры по их предотвращению.

9. Проведены аналитические исследования и имитационное моделирование детерминированных и стохастических операций контроля с использованием экспериментальных данных об отказах в информационно-измерительных системах ЛА, которые подтвердили работоспособность и эффективность предлагаемых алгоритмов контроля.

Представленные результаты исследований и сформулированные выводы позволяют утверждать, что задачи диссертационной работы решены в полном объеме.

1. Автоматизация проектирования пилотажно-навигационных комплексов. Под ред. В.П. Говядина. М.: Машиностроение, 1978. -461 с.

2. Агеев В.М., Павлова Н.В. Приборные комплексы летательных аппаратов и их применение. М.: Машиностроение, 1990. 432 с.

3. Аджиев В. MS: корпоративная культура разработки ПО- М.: Открытые системы N1, 1998г.

4. АлековА.А., Селезнев А.В., Распределенные информационно-измерительные системы и комплексы летательных аппаратов. В сб. "Измерительные приборы и информационные системы", МГАПИ, 2000 г., с. 3-20.

5. Алеков А.А. Микропроцессорные информационно-измерительные системы с программируемой архитектурой. В сб. "Измерительные приборы и информационные системы", МГАПИ, 2000 г., с. 21 - 35.

6. Алеков А.А. Проектирование инструментальных средств отладки микропроцессорных информационно-измерительных систем. В сб. "Измерительные приборы и информационные системы", МГАПИ, 2000 г., с. 36 - 52.

7. Алеков А.А. Методы контроля информационно-измерительных систем летательных аппаратов. В сб. "Измерительные приборы и информационные системы", МГАПИ, 2000 г., с. 91 - 101.

8. Алеков А.А. Анализ эффективности методов контроля информационно-измерительных систем летательных аппаратов. В сб. "Измерительные приборы и информационные системы", МГАПИ, 2000 г., с. 101 - 108.

9. Ю.Акипов П.С. Сигналы и их обработка в информационных системах. М.: Радио и связь, 1994. -256 с.

10. Аншина М. Симфония CORBA М.: Открытые системы, № 3, 1998 г.

11. Баранов С.Н. Модель зрелости способностей к разработке программных продуктов. -СПб: Программные продукты и системы, № 4, 1998 г.

12. Баранов С.Н., Ноздрунов Н.Р. Язык Форт и ею реализации,- JI.: Машиностроение. Ленингр. Отд., 1998.-157 с.

13. Бобровски С. Oracle 7 и вычисления клиент / сервер. -М.: Изд-во "Лори", 1996.-651 с.

14. Бромберг П., Система контроля этапов жизненного цикла ПО М.: Открытые системы, № 6, 1998 г.

15. Буравлёв А.И., Доценко Б.П., Казаков И.Е. Управление техническим состоянием динамических систем. / Под ред. Казакова И.Е. М.: Машиностроение, 1996.-240 с.

16. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++./Пер. с англ.-М.: БИНОМ, 1998 г.

17. Васильев А. Заметки об американском программировании. М.: Открытые системы, № 5, 1997 г.

18. Вендров A.M. CASE технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем,- М.: Финансы и статистика, 1998 г. -176 с.

19. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и её инженерные приложения. -М.: Наука, 1988. -480 с.

20. Воас Д. Сопровождение компонентных систем М.: Открытые системы, № 6, 1998 г.

21. Вучков И., Бояджиева Л., Солаков Е. Прикладной линейный регрессионный анализ. -М.: Финансы и статистика, 1987. -239 с.

22. Гацко Г., Тестирование ПО как один из элементов системы качества -М.: Открытые системы, №6, 1998 г.

23. Грабер М. Введение в SQL. -М.: Изд-во "Лори", 1996. -375 с.

24. Губанов В.А., Захаров В.В., Коваленко А.И. Введение в системный анализ. / Под ред. JI.A. Пегросяна. -JL: Изд-во Ленинградского университета, 1988. -232с.

25. Деморович Я., Кнут Е., Радо П. Автоматизированные методы спецификации: Пер. с англ. -М.: Мир, 1989. 115с.

26. Дмитриев А.К., Мальцев П.А. Основы теории построения и контроля сложных систем. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд., 1988. -192с.

27. Дубова Н. Знак качества программному продукту М.: Открытые системы, № 6, 1998г.

28. Евланов Л.Г. Контроль динамических систем. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979, - 432 с.

29. Калаянов Г-Н. CASE структурный системный анализ (автоматизация и применение) М.: ЛОРИ, 1996.

30. Котляров В.П., Питько А.Е. Технология разработки программного обеспечения для встроенных средств микропроцессорной техники. М.: Машиностроение, 1998.-96 с.

31. Маньшин Г.Г., Кирпич С.В. Обеспечение качества функционирования автоматизированных систем / Под ред. В.А. Прохоренко. Мн.: Наука и техника, 1986. - 222 с.

32. Мейер Б. Построение надежного объектно-ориентированного программного обеспечения: Введение в Контрактное Проектирование -М.: Открытые системы, № 6, 1998 г.

33. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решении: Пер. с нем.- М.: Мир, 1990.-208 с.

34. Мякишев Д. Объектно-ориентированное проектирование на основе эталонных моделей М.: Открытые системы, № 3, 1998 г.

35. Острейковский В.Л. Теория систем: Учеб. Для вузов но спец. «Автоматические системы обработки информации и управления». М.: Высшая школа., 1997 е.: ил.

36. Пешио К. Никлаус Вирт о культуре разработки ПО . М.: Открытые системы, № 1, 1998г.

37. Помыкаев И.И.,Селезнев В.П.,Дмитроченко JI.A. Навигационные приборы и системы. М.: Машиностроение, 1983. -455 с.

38. Практическая модель процесса разработки программных изделий -СПб: Программные продукты и системы, № 4, 1999 г.

39. Репин В.Г.,Тартаковский Г.П. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем. М.:Сов. радио, 1977.-432 с.

40. Румшиский J1.3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука. 1971. 192 с.

41. Ростовцев Ю.Г. Основы построения автоматизированных систем сбора и обработки информации. СПб.: Изд-во ВИККА им. А.Ф. Можайского, 1992.-717 с.

42. Саар А. Об одном подходе к выполнению программных проектов . М.: Открытые системы, № 1, 1998 г.

43. Селезнев А.В., Добрица Б.Т., Убар P.P. Проектирование автоматизированных систем контроля бортового оборудования летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1983. 234 с.

44. Селезнев А.В. Адаптивное управление процессами в геомагнитных информационно-измерительных системах. -М.: Труды МГТУ, N 486, 1995.

45. Селезнева Н.В., Селезнев А.В. Теория измерений. Часть 1 131 е., часть 2-119 с. М.: МГАПИ, 1999 г.

46. Селезнев А.В. Системы автоматического контроля и управления. М.: МГАПИ, 2000 г. 130 с.

47. Справочник по теории автоматического управления /Под ред. А.А.

48. Красовского. М.: Наука, 1987. 71 1 с.

49. Ушаков И.А. Вероятностные модели надёжности информационно-вычислительных систем. М.: Радио и связь, 1991. - 132 с.

50. Фомин В.Н. Рекуррентное оценивание и адаптивная фильтрация. М.: Машиностроение, 1984. 234 с.

51. Фридман А. К вопросу о современной организации программирования -М.: Открытые системы, № 4, 1997 г.

52. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы: Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование. М.: Энергоатомиздат, 1985. -438 с.

53. Шалыто A. A. SWITCH технология. Алгоритмизация и программирование.

54. Юсупов P.M., Петухов Г.Б. и др. Статистические методы обработки результатов наблюдений. JI.: Изд-во ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1984. -563 с.

55. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника. М.: Мир, 1992. -286 с.

56. L. Yin, Y. Neuvo. Fast Adaptation and Performance Characteristics of FIR -WOS Hybrid Filters. // IEEE Transactions on Signal Processing. v. 42, N. 7 -1994-P. 1610-1629.

57. J.-S. Lin and Y.-T. Kim. Fast Algorithms For Training Stack Filters.// IEEE Transactions On Signal Processing, v. 42 n. 4 -1994 p. 772 - 781.1. АКТ

58. В научно-технических разработках МИЭА по созданию перспективных навигационных вычислительных систем могут быть использованы следующие результаты диссертационной работы:

59. Методика проектирования информационно-измерительных систем, позволяющая за счет использования инструментальных средств и групп базовых объектов, обеспечить повышение производительности и качества разработок.

60. Предложенные в работе алгоритмы тестирования и инструментальные системы для вложенной отладки информационно-измерительных систем различного назначения и сложности.

61. Настоящим актом удостоверяется, что Авиационный научно-технический центр "Авионика" в своих разработках может использовать следующие результаты диссертационных исследований:

62. Методику проектирования адаптивных распределенных информационно-измерительных систем летательных аппаратов, обеспечивающую повышение производительности, качества и прозрачности проектных работ.

63. Алгоритмы тестирования и инструментальные системы для вложенной отладки распределенных адаптивных информационно-измерительных систем.

64. Метод контроля параметров информационно-измерительных систем, позволяющие за счет случайного выбора интервалов измерений повысить вероятность своевременного обнаружения моментов возникновения аварийных ситуаций.j-oeo^c^s^,