Оценка эффективности алгоритмов бортового интеллекта истребителя в типовой боевой ситуации "дальний воздушный бой 1х1"



Скачать 58.25 Kb.
Дата27.04.2016
Размер58.25 Kb.

УДК 004.896(06) Интеллектуальные системы и технологии


М.Б. Турновский

Московский авиационный институт (государственный технический университет)
Оценка эффективности алгоритмов бортового интеллекта истребителя в типовой боевой ситуации "дальний воздушный бой 1х1"
При синтезе системы бортовых алгоритмов истребителя существует важная задача оценки качества и сравнения вариантов спецификаций этих алгоритмов, включающих как алгоритмы, реализуемые в бортовых вычислительных машинах, так и алгоритмы деятельности экипажа. В данной работе предложен метод такой оценки и описана его реализация для типовой боевой ситуации «Дальний воздушный бой один на один».
Совокупность бортовых алгоритмов самолета-истребителя и алгоритмов деятельности его экипажа, называют алгоритмами бортового интеллекта (АБИ). Для разработки АБИ используются формальные модели антропоцентрического объекта [1]. Его функционирование состоит из сеансов, каждый из которых характеризуется своей генеральной задачей. Возможные пути выполнения генеральной задачи формализуются в виде в виде семантической сети типовых ситуаций (ТС), причем каждая типовая ситуация, в свою очередь, может быть представлена в виде семантической сети проблемных субситуаций (ПрС/С). Алгоритмы бортового интеллекта, отвечающие за выбор текущей ТС, относятся к алгоритмам I-го ГлУУ; алгоритмы, определяющие ПрС/С и соответствующий ей рациональный способ ее разрешения (в общем случае управления), соответствуют II-му ГлУУ. Для самолета-истребителя такими ТС являются, например, следующие: взлет, посадка, дальний воздушный бой и др. Типовая ситуация “Дальний воздушный бой” относится к так называемым типовым быстрым (или боевым) ситуациям (ТБС), характеризующимся наличием существенных временных ограничений на процесс управления. В ТБС выделяют множество значимых событий, наступление части из которых является признаком перехода в новую ПрС/С.

В качестве типичного антропоцентрического объекта рассмотрен самолет-истребитель, для которого проводится оценка спецификаций АБИ в ТБС “Дальний бой воздушный один на один” (ТБС ДБВ 1x1).

Традиционно методы оценки эффективности самолетов-истребителей строятся в предположении об идеальном составе структуры алгоритмов бортового интеллекта, обеспечивающем применение всех потенциальных возможностей бортовой измерительной и исполнительной аппаратуры. Однако, как показывает, например, практика применения самолетов четвертого поколения, значительная часть возможностей бортовой аппаратуры не используется, либо используется недостаточно, вследствие несовершенства АБИ. Таким образом, задача оценки вклада бортового интеллекта в комплексную эффективность самолета-истребителя является важной технической задачей.

Системообразующее ядро истребителя формируется двумя классами алгоритмов: алгоритмами деятельности экипажа (АДЭ) и алгоритмами, обеспечиваемыми бортовой ЭВМ (БЦВМ-алгоритмы). Синтез данного ядра осуществляется на основании тактико-технических требований на истребитель и технических заданий на входящие в его состав бортовые комплексы в виде двух технических документов: “логика работы системы «летчик - бортовая аппаратура»” (ЛР) и “спецификации бортовых алгоритмов” (СБА).

На основании ЛР формируется СБА, в которую входят как АДЭ, так и БЦВМ-алгоритмы. В данной спецификации по каждому упоминающемуся в ЛР алгоритму указывается входная и выходная информация, ее источники, определяются требования по времени выполнения, точности, надежности. Так же в СБА, на основании ТЗ на бортовые комплексы, определяются и указываются вспомогательные алгоритмы необходимые для обеспечения полноты входной информации и требования к ним.

По каждому БЦВМ-алгоритму в спецификации указывается входная и выходная информация, а также, при наличии более детальной информации, его структура в виде блок-схем и диаграмм состояний верхнего уровня, а так же ограничения на точность и время выполнения.

При моделировании АДЭ алгоритмов следует учитывать реализуемость летчиком той последовательности действий, которую рекомендует АДЭ. Для этого составляется граф решений летчика (ГРЛ). При принятии решений летчик может находиться в одном из трех классов состояний: принятие речемыслительного решения (ρ-решения), принятие перцептивно-познавательного решения (π-решения), приятие эвристического решения (π-ρ-решения), осуществление реализации решения, осуществление режима слежения. В каждом из них следует оценивать временные затраты летчика на их осуществление. Это выполняется либо на основании описания метода решения (ρ-решения), либо описания кадра индикатора кабины (π-решения), либо определяемые эмпирически (π-ρ-решения).

Алгоритмы, используемые в процессе принятия решений, моделируются так: БЦВМ-алгоритмы заменяются их упрощенными моделями, обладающими аналогичной исходным информационной структурой и соответствующей уровню детализации ИММ детализацией, АДЭ алгоритмы заменяются моделированием ГРЛ в виде конечного автомата.

Модель ТБС функционирования представляет собой ориентированный граф значимых с точки зрения сравнения спецификаций событий, на котором узлы определяют состояние системы “антропоцентрический объект – внешний мир” в момент наступления значимого события, а ребра – причино-следственную связь между значимыми событиями. Значимые события бывают двух видов: события, связанные с алгоритмическим выбором дальнейшего пути функционирования системы (события I-го вида); события, связанные со случайным выбором пути функционирования системы из нескольких альтернатив (события II-го вида). Такая модель, при наличии информации о вероятностях выбора альтернатив для событий II-го вида, представляет собой марковскую цепь значимых событий и в полной мере передает структуру процесса функционирования.

Модели алгоритмов бортового интеллекта формируются в соответствии с принципами информационного и структурного подобия.

Оценка эффективности функционирования антропоцентрического объекта в ТБС строится на основе вероятностей наступления некоторых классов значимых событий (например, в дальнем воздушном бою – это факты уничтожения истребителей).

Комплексная оценка эффективности спецификаций АБИ в моделируемой ТБС должна устранять зависимость оценок эффективности для различных начальных условий функционирования. Для достижения этого, предлагается формировать перечень типовых начальных условий и для каждого из них определять оценку эффективности соответствующих реализаций ТБС, после чего строить комплексную оценку как функциональную зависимость от последних. В простейшем случае таковой может служить среднее значение оценок по всем реализациям ТБС.

Особенностью ТБС ДБВ 1x1 является наличие двух противоборствующих самолетов-истребителей, каждый из которых может иметь различный состав бортовой измерительной и исполнительной аппаратуры и различный состав АБИ. Естественными показателями эффективности для самолета истребителя в ТБС ДБВ 1x1 являются показатели, характеризующие его боевую эффективность, может быть сформирована путем имитации боя оцениваемого истребителя с некоторым эталонным истребителем.

Таким образом, для формирования модели ТБС ДБВ 1х1 используется его имитационная модель (ИММ ДБВ 1x1). Модель имеет иерархическую блочную структуру. В ИММ ДБВ 1x1 входят математические модели (ММ) самолетов-истребителей и модели ракет. Особенность модели истребителя: наличие блока траекторного управления (БТУ) и блока ситуационного управления (БСУ). Блок БТУ содержит модели алгоритмов траекторного управления самолетом-истребителем, относящиеся к III-ему ГлУУ. Блок ситуационного управления содержит модели алгоритмов системообразующего ядра истребителя, сформированные по материалам технических документов “Логика работы системы экипаж – бортовая аппаратура в ТБС ДБВ” и “Спецификации бортовых алгоритмов в ТБС ДБВ”. Данные модели формируются в соответствии с принципами структурного и информационного подобия, причем для АДЭ моделируется временная составляющая процесса принятия решений, в соответствии с методикой, представленной в [4].

При подобной структуре ИММ формируемая модель ТБС будет иметь вид конечного дерева, которое принято называть деревом развития (ДР) боя.

Для получения комплексной оценки задается набор начальных условий и параметров моделирования, формируются оценки боев, начавшихся в различных начальных условиях. Итоговая оценка вычисляется как некоторая функция от оценок отдельных боев.


Список литературы


  1. Федунов Б.Е. Конструктивная семантика антропоцентрических систем для разработки и анализа спецификаций алгоритмов бортового интеллекта // Изв. РАН. ТиСУ. 1998. №5.

  2. Федунов Б.Е. Оценка эффективности спецификаций алгоритмов бортового интеллекта антропоцентрических объектов // Мехатроника. 2002. №5.

  3. Федунов Б.Е. Проблемы разработки бортовых оперативно-советующих экспертных систем // Изв. РАН. ТиСУ. 1996. №5.

  4. Федунов Б.Е. Методика оценки реализуемости графа решений оператора антропоцентрического объекта при разработке алгоритмов бортового интеллекта // Изв. РАН. ТиСУ. 2002. №3.




ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 3


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница