Концепция построения полностью оптической бортовой информационно-вычислительной сети с интеллектуальным управлением
Ключевые слова:
интеллектуальная система, бортовая сеть воздушного судна, полностью оптическая бортовая сеть, динамическая реконфигурация, операционная система реального времени JetOS, экспертная система реального времени JetOS, экспертная система поддержки принятия решений, нейросетевой вычислитель
Аннотация
В настоящей работе проведен анализ существующих подходов к построению отказоустойчивых бортовых систем на аппаратном и программном уровнях. Рассмотрены основные преимущества построения БИВС на базе компонентов волоконной оптики, в частности, для развертывания на ее основе единой интеллектуальной системы (ЕИС), производящей интеллектуальный вывод в случае возникновения нештатных ситуаций. Разработаны сценарии по парированию особых полетных ситуаций ВС, возникающих в полете в результате воздействия неблагоприятного фактора или сочетания неблагоприятных факторов и приводящих к снижению безопасности полетов. Разработаны алгоритмы реконфигурации БИВС в случае возникновения нештатных ситуаций, как в процессе полета, так и на земле. Предложены принципы формирования специализированной базы знаний информационной поддержки (СБЗИП) на основе эксплуатационной документации. С целью упрощения формализации знаний, хранящихся в СБЗИП, а также для упрощения модификации и дополнения СБЗИП при появлении новых данных, применяются методы логического программирования. Также предложены методики расчета характеристик конфигураций БИВС из СБЗИП. Разработаны методы динамического синтеза новых конфигураций БИВС, для нештатных ситуаций, возникающих в процессе эксплуатации ВС. Для решения задачи синтеза используется информация из пространства состояний, формализованная с помощью методов логического программирования. На основе нее производится построение полного графа системы с учетом ее избыточности и выполняется поиск-синтез наиболее подходящей архитектуры БИВС, позволяющей парировать возникшие отказы. В качестве метода поиска по графу используется метод ветвей и границ. Также, с этой целью в случае использования аппаратного ускорителя может применяться нейросетевой подход, заключающийся в решении оптимизационной задачи с помощью рекуррентной искусственной нейронной сети.
Скачивания
Данные скачивания пока не доступны.
Литература
1. Akaev A., Vasiliev V. A. et al. (1985) Coordination of subsystems of the basic control complex. Questions of cybernetics. Control of moving objects. M.
2. Ukolov I. S. et al. (1984) Problems of integration of the aircraft control complex based on the BCVS. Questions of cybernetics. System and methods of control of moving objects. M.
3. Akaev A., Vasiliev V. A. et al. (1985) Coordination of subsystems of the basic control complex. Questions of cybernetics. Control of moving objects. M.
4. Kalinichenko L. A., Ryvkin V. M. (1990) Database and knowledge machines. M. : Nauka. The main editorial office of the physical and mathematical literature. 296 с.
5. Minkova S. P. (1990) Expert system “Expro-pilot” for quality management of flight activities. Computer technology. Management Systems, issue 2, Moscow-Sofia, Institute of Informatics, Integrated Informatization and Systems.
6. Patent No. 2232376 (RF), IPC G01C 23/00. Information and control complex of multifunctional aircraft – Announced on 25.09.03; Publ. 10.07.04, Bul. No. 19.
7. Augustov L. I., Babichenko A. V., Orekhov M. I., Sukhorukoe S. Ya., Shkred V. K. (2015) Navigation of aircraft in near-Earth space. Edited by G. I. Janjgava. M. : Nauchtehlitizdat. 592 p.
8. Kosyanchuk V. V., Semenov M. E., Solovyov A. M., Novikov V. M., Karpov E. A., Mishchenko I. B. (2021) The concept of building a decision support system when performing dynamic reconfiguration of an aircraft avionics complex. Theory and Technology of radio communication. No. 1.
9. Solovyov A. M., Semenov M. E., Selvesyuk N. I., Kosyanchuk V. V., Zybin E. Y., Glasov V. V. (2022) Dynamic Reconfiguration of a Distributed Information-Computer Network of an aircraft. In: Taratukhin V., Matveev M., Becker J., Kupriyanov Y. (eds) Information Systems and Design. ICID 2021. Communications in Computer and Information Science, vol 1539. Springer, Cham. DOI
10. Solovyov A. M., Selvesyuk N. I., Kosyanchuk V. V., Zybin E. Y. (2022) A Model of a Universal Neural Computer with Hysteresis Dynamics for Avionics Problems. Mathematics 2022, 10, 2390. DOI
11. Semenov M. E., Soloviev A. M., Novikov V. M., Mishchenko I. B. (2021) Formation of the image of the decision support system in the tasks of administration and monitoring of the avionics complex based on a fully optical on-board network. International scientific and practical conference “AVIATOR” February 11–12, 2021 VUNTS VVS “VVA named after Professor N. E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin” (Voronezh).
12. Kosyanchuk V. V., Selvesyuk N. I., Zybin E. Yu., Semenov M. E., Novikov V. M. (2021) Determinism as the main requirement of the mode of operation of the avionics complex. 6th International Scientific and Practical Conference “Promising directions of development of avionics of civil aircraft”. July 22, 2021, FSUE “GosNIIAS”, Moscow.
13. Solovyov A. M., Semenov M. E., Sel’vesyuk N. I., Zybin E. Yu., Novikov V. M. (2021) «Control of dynamic reconfiguration of the fully optical on-board network of the aircraft». ICID-2021, 6–7 сентября 2021 г. п. Дивноморское, г. Геленджик.
14. Soloviev A. M., Semenov M. E., Kosyanchuk V. V., Novikov V.M., Selvesyuk N. I. (2021) Hardware implementation of DSS computing procedures in avionics tasks. MKPU-2021, September 27–October 2, 2021, Divnomorskoye settlement, Gelendzhik.
15. Karpov E. A., Solovyov A. M., Mishchenko I. B. (2020) Development of a model and algorithm for optimization of modern aircraft. Materials of the conference “Sino-Russian Innovation and Entrepreneurship Competition 2020, South-west region”, Voronezh, November 15 – December 5, 2020: VSUIT Publishing House, 2021.
16. Soloviev A. M., Semenov M. E., Selvesyuk N. I., Novikov V. M., Karpov E. A. (2022) Dynamic reconfiguration of the onboard distributed information and computing environment based on the JetOS OSR. E. K. Algazinov International Scientific and Practical Conference “Informatics: problems, methods, technologies” (IPMT), February 10–12, 2022, VSU, Voronezh.
17. Kosyanchuk V. V., Selvesyuk N. I., Zybin E. Y., Novikov V. M., Semenov M. E., Solovyov A. M. (2021) The state and main directions of development of airborne photonics. All-Russian forum with international participation “Academic Zhukovsky readings”, Voronezh, VUNTS VVS “VVA”, November 23–25, 2021
18. Solovyov A. M., Semenov M. E., Selvesyuk N. I., Zybin E. Y., Novikov V. M., Solodelov Yu. A. (2021) Deployment of an intelligent system of dynamic reconfiguration of the BWC with an optical communication environment on the JetOS platform”. All-Russian Forum with international participation “Academic Zhukovsky Readings”, Voronezh, VUNTS VVS “VVA”, November 23–25, 2021
19. Novikov V. M., Selvesyuk N. I., Olenev V. L., Solovyov A. M., Semenov M. E. (2022, May). Deterministic Real-Time Optical Network. In 2022 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF) P. 1–10. IEEE.
20. Vasiliev S. N., Zherlov A. K., Fedosov E. A., Fedunov B. E. (2000) Intelligent control of dynamic systems. M. : Fizmatlit. 352 p.
21. Lokhin V. M., Zakharov V. N. (2001) Intelligent control systems: concepts, definitions, principles of construction. In the book: Intelligent automatic control systems. Edited by I. M. Makarov, V. M. Lokhin. M. : Fizmatlit. 576 p.
22. Timofeev A. V., Yusupov P. M. (1994) Intellectualization of automatic control systems. Technical cybernetics. No. 5. P. 211–224.
23. Alekhin D. A., Burov Yu. L., Lebedev A. G., Zarepur G., Lebedev G. N. (1998) Intelligent feedback in the flight control system. Theory and control systems. No. 4. P. 21–25.
24. Lebedev G. N. (2002) Intelligent control systems and their training using optimization methods: Textbook. M. : MAI. 112 p.
25. Solovyov A. M., Semenov M. E., Mishchenko I. B., Novikov V. M. (2021) Specialized neurocontroller of hardware decision support. International scientific and practical conference “AVIATOR” February 11–12, 2021 VUNTS VVS “VVA named after Professor N. E. Zhukovsky
and Yu. A. Gagarin” (Voronezh).
26. Certified on-board SRV JetOS - Electronic resource: URL
27. Certified on-board real-time operating system Jets for Russian aircraft projects. – Electronic resource: URL
28. Rischpater R. Application development with qt creator. – Birmingham : Packt Publishing, 2013. – P. 7–9.
29. Alekseev E. R. et al. (2015) Programming in C++ in the QtCreator environment. Moscow : Alt Linux.
30. Rischpater R., Zucker D. (2010) Introducing Qt Quick. Beginning Nokia Apps Development. Apress. С. 139–158.
31. Lazar G., Penea R. Mastering Qt 5. – Packt Publishing Ltd, 2016.
32. Ezust A., Ezust P. (2012) An introduction to design patterns in C++ with Qt. Prentice Hall, Т. 1.
33. Borovsky A. N. (2012) Qt 4.7 Practical programming. BHV-Petersburg.
34. Hartness K. (2005) Graphics and user interfaces in C++ with Qt. Journal of Computing Sciences in Colleges. Т. 20, No. 4. P. 198–199.
2. Ukolov I. S. et al. (1984) Problems of integration of the aircraft control complex based on the BCVS. Questions of cybernetics. System and methods of control of moving objects. M.
3. Akaev A., Vasiliev V. A. et al. (1985) Coordination of subsystems of the basic control complex. Questions of cybernetics. Control of moving objects. M.
4. Kalinichenko L. A., Ryvkin V. M. (1990) Database and knowledge machines. M. : Nauka. The main editorial office of the physical and mathematical literature. 296 с.
5. Minkova S. P. (1990) Expert system “Expro-pilot” for quality management of flight activities. Computer technology. Management Systems, issue 2, Moscow-Sofia, Institute of Informatics, Integrated Informatization and Systems.
6. Patent No. 2232376 (RF), IPC G01C 23/00. Information and control complex of multifunctional aircraft – Announced on 25.09.03; Publ. 10.07.04, Bul. No. 19.
7. Augustov L. I., Babichenko A. V., Orekhov M. I., Sukhorukoe S. Ya., Shkred V. K. (2015) Navigation of aircraft in near-Earth space. Edited by G. I. Janjgava. M. : Nauchtehlitizdat. 592 p.
8. Kosyanchuk V. V., Semenov M. E., Solovyov A. M., Novikov V. M., Karpov E. A., Mishchenko I. B. (2021) The concept of building a decision support system when performing dynamic reconfiguration of an aircraft avionics complex. Theory and Technology of radio communication. No. 1.
9. Solovyov A. M., Semenov M. E., Selvesyuk N. I., Kosyanchuk V. V., Zybin E. Y., Glasov V. V. (2022) Dynamic Reconfiguration of a Distributed Information-Computer Network of an aircraft. In: Taratukhin V., Matveev M., Becker J., Kupriyanov Y. (eds) Information Systems and Design. ICID 2021. Communications in Computer and Information Science, vol 1539. Springer, Cham. DOI
10. Solovyov A. M., Selvesyuk N. I., Kosyanchuk V. V., Zybin E. Y. (2022) A Model of a Universal Neural Computer with Hysteresis Dynamics for Avionics Problems. Mathematics 2022, 10, 2390. DOI
11. Semenov M. E., Soloviev A. M., Novikov V. M., Mishchenko I. B. (2021) Formation of the image of the decision support system in the tasks of administration and monitoring of the avionics complex based on a fully optical on-board network. International scientific and practical conference “AVIATOR” February 11–12, 2021 VUNTS VVS “VVA named after Professor N. E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin” (Voronezh).
12. Kosyanchuk V. V., Selvesyuk N. I., Zybin E. Yu., Semenov M. E., Novikov V. M. (2021) Determinism as the main requirement of the mode of operation of the avionics complex. 6th International Scientific and Practical Conference “Promising directions of development of avionics of civil aircraft”. July 22, 2021, FSUE “GosNIIAS”, Moscow.
13. Solovyov A. M., Semenov M. E., Sel’vesyuk N. I., Zybin E. Yu., Novikov V. M. (2021) «Control of dynamic reconfiguration of the fully optical on-board network of the aircraft». ICID-2021, 6–7 сентября 2021 г. п. Дивноморское, г. Геленджик.
14. Soloviev A. M., Semenov M. E., Kosyanchuk V. V., Novikov V.M., Selvesyuk N. I. (2021) Hardware implementation of DSS computing procedures in avionics tasks. MKPU-2021, September 27–October 2, 2021, Divnomorskoye settlement, Gelendzhik.
15. Karpov E. A., Solovyov A. M., Mishchenko I. B. (2020) Development of a model and algorithm for optimization of modern aircraft. Materials of the conference “Sino-Russian Innovation and Entrepreneurship Competition 2020, South-west region”, Voronezh, November 15 – December 5, 2020: VSUIT Publishing House, 2021.
16. Soloviev A. M., Semenov M. E., Selvesyuk N. I., Novikov V. M., Karpov E. A. (2022) Dynamic reconfiguration of the onboard distributed information and computing environment based on the JetOS OSR. E. K. Algazinov International Scientific and Practical Conference “Informatics: problems, methods, technologies” (IPMT), February 10–12, 2022, VSU, Voronezh.
17. Kosyanchuk V. V., Selvesyuk N. I., Zybin E. Y., Novikov V. M., Semenov M. E., Solovyov A. M. (2021) The state and main directions of development of airborne photonics. All-Russian forum with international participation “Academic Zhukovsky readings”, Voronezh, VUNTS VVS “VVA”, November 23–25, 2021
18. Solovyov A. M., Semenov M. E., Selvesyuk N. I., Zybin E. Y., Novikov V. M., Solodelov Yu. A. (2021) Deployment of an intelligent system of dynamic reconfiguration of the BWC with an optical communication environment on the JetOS platform”. All-Russian Forum with international participation “Academic Zhukovsky Readings”, Voronezh, VUNTS VVS “VVA”, November 23–25, 2021
19. Novikov V. M., Selvesyuk N. I., Olenev V. L., Solovyov A. M., Semenov M. E. (2022, May). Deterministic Real-Time Optical Network. In 2022 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF) P. 1–10. IEEE.
20. Vasiliev S. N., Zherlov A. K., Fedosov E. A., Fedunov B. E. (2000) Intelligent control of dynamic systems. M. : Fizmatlit. 352 p.
21. Lokhin V. M., Zakharov V. N. (2001) Intelligent control systems: concepts, definitions, principles of construction. In the book: Intelligent automatic control systems. Edited by I. M. Makarov, V. M. Lokhin. M. : Fizmatlit. 576 p.
22. Timofeev A. V., Yusupov P. M. (1994) Intellectualization of automatic control systems. Technical cybernetics. No. 5. P. 211–224.
23. Alekhin D. A., Burov Yu. L., Lebedev A. G., Zarepur G., Lebedev G. N. (1998) Intelligent feedback in the flight control system. Theory and control systems. No. 4. P. 21–25.
24. Lebedev G. N. (2002) Intelligent control systems and their training using optimization methods: Textbook. M. : MAI. 112 p.
25. Solovyov A. M., Semenov M. E., Mishchenko I. B., Novikov V. M. (2021) Specialized neurocontroller of hardware decision support. International scientific and practical conference “AVIATOR” February 11–12, 2021 VUNTS VVS “VVA named after Professor N. E. Zhukovsky
and Yu. A. Gagarin” (Voronezh).
26. Certified on-board SRV JetOS - Electronic resource: URL
27. Certified on-board real-time operating system Jets for Russian aircraft projects. – Electronic resource: URL
28. Rischpater R. Application development with qt creator. – Birmingham : Packt Publishing, 2013. – P. 7–9.
29. Alekseev E. R. et al. (2015) Programming in C++ in the QtCreator environment. Moscow : Alt Linux.
30. Rischpater R., Zucker D. (2010) Introducing Qt Quick. Beginning Nokia Apps Development. Apress. С. 139–158.
31. Lazar G., Penea R. Mastering Qt 5. – Packt Publishing Ltd, 2016.
32. Ezust A., Ezust P. (2012) An introduction to design patterns in C++ with Qt. Prentice Hall, Т. 1.
33. Borovsky A. N. (2012) Qt 4.7 Practical programming. BHV-Petersburg.
34. Hartness K. (2005) Graphics and user interfaces in C++ with Qt. Journal of Computing Sciences in Colleges. Т. 20, No. 4. P. 198–199.
Опубликован
2023-05-12
Как цитировать
Соловьёв, А. М., Семенов, М. Е., Сельвесюк, Н. И., Новиков, В. М., Хрипунов, С. П., & Пикалов, А. С. (2023). Концепция построения полностью оптической бортовой информационно-вычислительной сети с интеллектуальным управлением. Вестник ВГУ. Серия: Системный анализ и информационные технологии, (1), 37-54. https://doi.org/10.17308/sait/1995-5499/2023/1/37-54
Выпуск
Раздел
Информационно-измерительные, управляющие и сетевые системы
- Авторы сохраняют за собой авторские права и предоставляют журналу право первой публикации работы, которая по истечении 6 месяцев после публикации автоматически лицензируется на условиях Creative Commons Attribution License , которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.
- Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).
