ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МНОГОУРОВНЕВАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА СБОРА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Полезная модель относится к области гидроакустики и вычислительной техники и может быть использована в интегрированных системах подводного наблюдения.
Известны интегрированные системы подводного наблюдения (ИСПН), подразделяющиеся в настоящее время на платформоцентрические (ПЦ) и сетецентрические (СЦ) [1].
ПЦ ИСПН предназначены для подводного наблюдения (ПН) в зоне поиска объекта-носителя - надводного корабля (НК) или подводной лодки (ПЛ) - во время проведения поисковой операции, и включают в себя гидроакустические станции и комплексы (ГАС и ГАК), а также неакустические комплексы (НАК), расположенные на борту объекта-носителя и системы сбора и обработки данных [2, 3].
СЦ ИСПН - интегрированные сетецентрические системы подводного наблюдения (ИССПН) предназначены для постоянного мониторинга обстановки в заданной акватории, и включают в себя ГАС, ГАК, НАК, расположенные на различных носителях - НК, ПЛ, обитаемых и необитаемых автономных подводных аппаратах (АНПА), дрейфующих системах, а также стационарные ГАС и системы сбора и обработки данных [1, 4].
ИСПН относятся к системам, содержащим иерархические многоуровневые автоматизированные системы сбора и обработки информации.
Известна иерархическая многоуровневая автоматизированная система сбора и обработки данных, состоящая из n идентичных по структуре и функциональному назначению звеньев сбора и обработки данных, каждое из которых содержит блок ввода данных, блок контроля вводимой информации, блок хранения вводимых данных, блок хранения статической справочной информации, блок динамической справочной информации, блок архивирования, блок формирования выходных документов, блок обмена электронными данными между уровнями, блок обмена информацией на бумажных носителях, при этом первый вход блока ввода данных соединен с выходом блока хранения статической справочной информации, второй вход блока ввода данных соединен с выходом блока динамической справочной информации, третий вход блока ввода данных соединен с выходом блока электронного обмена данными между уровнями, первый выход блока ввода данных соединен с первым входом блока хранения вводимых данных, второй выход блока ввода информации соединен со входом блока контроля вводимой информации, выход блока формирования выходных документов соединен со входом блока обмена информацией на бумажных носителях, выход блока хранения вводимых данных соединен с входом блока архивирования, второй вход блока динамической справочной информации соединен со вторым выходом блока электронного обмена данными между уровнями [5].
Известная иерархическая система наиболее близка к предлагаемой по технической сущности и вследствие этого принята за прототип.
Известная система не может быть непосредственно применена в ИСПН.
Последнее объясняется отсутствием в системе сопоставления и анализа данных, полученных от различных датчиков или каналов, а также от различных уровней системы, которые могут отличаться, а в ряде случаев и противоречить друг другу, и выбора наиболее достоверной информации.
Техническим результатом полезной модели является повышение достоверности информации, выдаваемой заявленной системой, необходимой для обеспечение возможности применения ее в ИСПН.
Для достижения указанного технического результата в известную иерархическую многоуровневую автоматизированную систему сбора и обработки данных, состоящую из n идентичных по структуре и функциональному назначению звеньев сбора и обработки данных, каждое из которых содержит блок ввода данных, блок контроля вводимой информации, блок хранения вводимых данных, блок хранения статической справочной информации, блок динамической справочной информации, блок архивирования, блок формирования выходных документов, блок обмена электронными данными между уровнями, блок обмена информацией на бумажных носителях, при этом первый вход блока ввода данных соединен с выходом блока хранения статической справочной информации, второй вход блока ввода данных соединен с выходом блока динамической справочной информации, третий вход блока ввода данных соединен с выходом блока электронного обмена данными между уровнями, первый выход блока ввода данных соединен с первым входом блока хранения вводимых данных, второй выход блока ввода информации соединен со входом блока контроля вводимой информации, выход блока формирования выходных документов соединен со входом блока обмена информацией на бумажных носителях, выход блока хранения вводимых данных соединен с входом блока архивирования, второй вход блока динамической справочной информации соединен со вторым выходом блока электронного обмена данными между уровнями, введены новые признаки, а именно: n-канальный блок передачи данных, n входов которого соединены с выходами блоков обмена электронными данными между уровнями каждого звена сбора и обработки данных, а также решающее звено, которое содержит блок ввода данных, блок контроля вводимой информации, блок хранения вводимых данных, блок хранения статической справочной информации, блок динамической справочной информации, блок архивирования, блок формирования выходных документов, блок обмена электронными данными между уровнями, блок обмена информацией на бумажных носителях, при этом первый вход блока ввода данных соединен с выходом блока хранения статической справочной информации, второй вход блока ввода данных соединен с выходом блока динамической справочной информации, третий вход блока ввода данных соединен с выходом блока электронного обмена данными между уровнями, четвертый n-канальный вход блока ввода данных соединен с выходом n-канального блока передачи данных, первый выход блока ввода данных соединен с первым входом блока хранения вводимых данных, второй выход блока ввода информации соединен со входом блока контроля вводимой информации, выход блока формирования выходных документов соединен со входом блока обмена информацией на бумажных носителях, выход блока хранения вводимых данных соединен с входом блока архивирования, второй вход блока динамической справочной информации соединен со вторым выходом блока электронного обмена данными между уровнями и блок сопоставления и анализа данных и выбора наиболее достоверной информации, первый вход которого соединен с третьим выходом блока ввода данных, второй вход с выходом блока контроля вводимых данных, первый выход соединен со входом блока формирования выходных документов, второй выход со входом блока обмена электронными данными между уровнями, третий выход со вторым входом блока архивирования.
Сущность полезной модели поясняется Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3, на которых приведены соответственно блок-схемы предлагаемой системы, звена сбора и обработки данных и ее решающего звена.
Иерархическая многоуровневая автоматизированная (Фиг.1) система состоит из п идентичных по структуре и функциональному назначению звеньев 1-1, …, 1-n сбора и обработки данных, выходы которых соединены с соответствующими входами n-канального блока 2 передачи данных, соединений по выходу со входом решающего звена 3. Каждое звено 1i сбора и обработки (Фиг.2) содержит блок 4i ввода данных, блок 5i контроля вводимой информации, блок 6i хранения вводимых данных, блок 7i хранения статической справочной информации, блок 8i динамической справочной информации, блок 9i архивирования, блок 10i формирования выходных документов, блок Hi обмена электронными данными между уровнями, блок 12i обмена информацией на бумажных носителях, при этом первый вход блока 4i соединен с первым выходом блока 7i, второй вход блока 4i с выходом блока 8i, третий вход блока 4i соединен с первым выходом блока 11i, первый выход блока 4i соединен со входом блока 6i, второй выход блока 4i со входом блока 5i, первый выход блока 10i соединен со входом блока 12i, а второй со входом блока 11i, выход блока 6i соединен с входом блока 9i, вход блока 8i соединен со вторым выходом блока Hi, третий выход которого соединен с i-ым входом n-канального блока 2 передачи данных.
Решающее звено содержит блок 4 (n+1) ввода данных, блок 5 (n+1) контроля вводимой информации, блок 6 (n+1) хранения вводимых данных, блок 7 (n+1) хранения статической справочной информации, блок 8 (n+1) динамической справочной информации, блок 9 (n+1) архивирования, блок 10 (n+1) формирования выходных документов, блок 11 (n+1) обмена электронными данными между уровнями, блок 12 (n+1) обмена информацией на бумажных носителях и блок 13 сопоставления и анализа данных и выбора наиболее достоверной информации (Фиг.3). В решающем звене 3 первый вход блока 4 (n+1) соединен с выходом блока 7 (n+1), второй вход блока 4 (n+1) с выходом блока 8 (n+1), третий вход блока 4 (n+1) соединен с выходом блока 11 (n+1), первый выход блока 4 (n+1) соединен с входом блока 6 (n+1), второй выход блока 4 (n+1) со входом блока 5 (n+1), выход блока 10 (n+1) соединен со входом блока 12 (n+1), выход блока 6 (n+1) соединен с входом блока 9 (n+1), вход блока 8 (n+1) соединен с первым выходом блока 11 (n+1).
Также, в решающем звене первый вход блока 13 соединен с третьим выходом блока 4 (n+1), второй вход со вторым выходом блока 5 (n+1). первый выход блока 13 соединен со входом блока 11 (n+1), второй выход блока 13 соединен с третьим входом блока 9 (n+1).
n-канальный блок 2 передачи данных предназначен для передачи данных звеньев сбора и обработки данных 1 в решающее звено 3. Он может содержать электрические (кабельные и/или проводные) линии связи, волоконнооптические линии связи, радиоканалы, гидроакустические каналы.
Блок 4 (n+1) ввода данных предназначен для введения в решающее звено информации от n-канального блока передачи данных, блока 7 (n+1) хранения статической справочной информации блока 8 (n+1) динамической справочной информации, блока обмена 11 (n+1) электронными данными между уровнями.
Блок 5 контроля вводимой информации предназначен для визуального и орфографического контроля вводимой в систему информации.
Блок 6 хранения вводимых данных предназначен для сохранения введенной информации.
Блок 7 хранения статической справочной информации предназначен для хранения справочной информации, неизменной в процессе работы системы, в частности, руководящие документы, методики расчетов, акустические портреты типовых целей, геоакустический портрет дна и т.д.
Блок 8 динамической справочной информации предназначен для хранения информации, изменяющейся в процессе работы ИСПН - гидрологии, метеорологической обстановки, помехо-сигнальной ситуации, координат поиска, наличия целей и т.д.
Блок 9 архивирования предназначен для записи всей циркулирующей в системе информации, в том числе и вспомогательной.
Блок 10 формирования выходных документов предназначен для формирования выходных документов - рапортов, отчетов, донесений, калек маневрирования - в бумажном виде.
Блок 11 обмена электронными данными между уровнями предназначен для двустороннего обмена данными в электронном виде между верхними и нижними уровнями.
Блок 12 обмена информацией на бумажных носителях предназначен для обмена информацией на бумажных носителях.
Блок 13 сопоставления и анализа данных и выбора наиболее достоверной информации обеспечивает выбор наиболее достоверной информации.
Работа блока сопоставления и анализа данных и выбора наиболее достоверной информации основана на проверке статистических гипотез относительно средних значений измеренных величин при неизвестных и неравных в общем случае дисперсиях [6], при проверке гипотезы равенства средних значений
где  и  - истинные средние значения.
Алгоритм проверки статистических гипотез при различных вероятностях совпадения результатов хорошо известен [6].
Конструктивно и схемотехнически блоки 4-13 предлагаемой системы могут быть построены также, как в устройстве-прототипе [5].
Иерархическая многоуровневая автоматизированная система сбора и обработки данных функционирует следующим образом.
При подготовке к выходу в море или началу работы в блок хранения статической справочной информации 7 заносятся руководящие документы, методики расчетов, классификационные признаки целей и т.д.
С началом боевой службы вся информация, полученная и обработанная n звеньями сбора и обработки данных 1, при помощи n-канального блока передачи данных 2 (Фиг.1) вводится в блок ввода данных 4 (n+1) решающего звена 3, в который также вводится информация от блока хранения статической справочной информации 7 (n+1), блока динамической справочной информации 8 (n+1) и блока обмена электронными данными между уровнями 11 (n+1). Информация из блока ввода данных 4 (n+1) поступает на блок хранения вводимых данных 6 (n+1) и с него на блок архивирования 9 (n+1), а также на блок контроля вводимой информации 5 (n+1) и блок сопоставления и анализа данных и выбора наиболее достоверной информации 13, как непосредственно, так и через блок контроля вводимой информации 5 (n+1).
В блоке 13 производится выбор наиболее достоверной информации, которая направляется в блок архивирования решающего звена, блок формирования выходных документов на бумажных носителях и блок электронного обмена данными между уровнями 11 (n+1).После этого, достоверная информации поступает в ИСПН и может использоваться в процессе проведения поисковой операции или проведения мониторинга акватории.
Таким образом достигается заявленный технический результат.
Источники информации:
1. Коваленко В.В. Интегрированные системы подводного наблюдения. Принципы создания // Труды Х Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». С-Петербург, «Наука», 2010, с.51-54.
2. Андреев М.Я., Охрименко С.Н., Рубанов И.Л., Яковлев В.А. Развитие интегрированных систем подводного наблюдения. // Морской сборник, 2009, №3, с.28-29.
3. Андреев М.Я., Охрименко С.Н., Козловский С.В., Рубанов И.Л. Судовая интегрированная система подводного наблюдения // Морской сборник, 2010, №5, с.34-37.
4. Николаев М. Найти невидимку // Популярная механика, 2009, №7, с.34-39.
5. Патент РФ на полезную модель №43984.
6. Монтгомери Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных. Л., «Судостроение», 1980, с.26-32.