ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА РАССЛЕДОВАНИЯ ЛЁТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ

Область техники.
Экспертная система (ЭС) расследования летных происшествий (ЭС, РЛП) относится к области контрольно-вычислительной техники и может быть использована в разработке требований и норм летной годности.
Уровень техники.
Известна связанная экспертная система (см. патент РФ на полезную модель №29597, 7 G06F 1/00, 2002), включающая базу знаний (БЗ), базу данных (БД), процессор с динамическим запоминающим устройством, соединенный с машиной логического вывода (МЛВ), включающий интерпретатор и селектор, блок объяснений, блок организации взаимодействия с пользователем, введенный в МЛВ блок проверки двойственности, а БЗ выполнена в виде нейронной сети на основе парсептрона, соединенного с селектором МЛВ, вход блока проверки двойственности соединен с селектором МЛВ, а выход его соединен с интерпретатором. Однако предметная область баз данных (БД) известной ЭС ориентирована на задачи опознавания образов и не может решать проблемы расследования авиационных катастроф.
Известна ЭС расследования летных происшествий (ЛП) (см. Improvement of aircraft accident investigation through expert systems. Milosovsky, G 2008, PhD Thesis. School of aerospace. Mechanical and Manufacturing Engineering, RMI Т University. Research Repository), взятая за аналог.
В диссертации PhD рассматривается разработка ЭС для расследования ЛП летательных аппаратов (ЛА). Исследовательский проект содержит обзор проведенных ранее работ и новые исследования по данной теме. Анализируются процессы расследования ЛП в целях повышения безопасности полетов ЛА.
Рассмотрен метод прогнозирования ЛП при использовании статистических данных. Показано использование при разработке ЭС среды быстрого программирования (метод Дельфи), который формирует процесс разработки больших программных комплексов с использованием ранее созданных модулей, выделенных в специальные компоненты.
Однако БД данной ЭС не отличается полнотой предметных областей расследования ЛП, содержит ограниченное число их возможных факторов.
Известна экспертная система (см. патент РФ на полезную модель №83638 G06F 17/00, 2006), взятая за прототип, система определения параметров рационального сокращения должностных лиц в организации, содержащая базу знаний (БЗ), машину логического вывода (МЛВ), рабочую память, блок объяснения, пользовательский интерфейс, блок приобретения знаний, выход БЗ и выход рабочей памяти соединены со входами МЛВ, другой вход МЛВ соединен с выходом блока приобретения знаний, входы МЛВ соединены с входом БЗ и входом рабочей памяти, следующий выход МЛВ соединен с выходом блока объяснений, а выход его и выход блока приобретения знаний соединены со входами пользовательского интерфейса, выходы которого соединены с выходом блока объяснения и входом приобретения знаний, другие вход и выход пользовательского дисплея являются входом и выходом ЭС. В состав ЭС включены блок определения параметров сокращения при отсутствии обязательств по отношению к увольняемым сотрудникам, блоки определения параметров сокращения при жестких обстоятельствах по социальному обеспечению увольняемых сотрудников.
Однако предметная область БЗ описанной ЭС ориентирована на решение организационных социальных задач и не может решать проблемы расследования летных происшествий (ЛП).
Технический результат, на решение которого направлена данная полезная модель, заключается в разработке структуры БД и БЗ, охватывающих расширенный диапазон расследования ЛП.
Существенные признаки.
В ЭС расследования летных происшествий ЛП (ЭСРЛП), содержащей базу знаний (правил) (БЗ), машину логического вывода (МЛВ), рабочую память, блок объяснения, пользовательский интерфейс, блок приобретения знаний, причем выход блока БЗ и выход блока рабочей памяти (БРП) соединены с первым и вторым входами МЛВ, третий вход МЛВ соединен с выходом блока приобретения знаний, первый и второй выходы МЛВ соединены с входом блока БЗ и первым входом БРП, третий выход МЛВ соединен с первым входом блока объяснения, выход блока объяснения и первый выход блока приобретения знаний соединены с первым и вторым входами пользовательского интерфейса, первый и второй выходы пользовательского интерфейса соединены со вторым входом блока объяснения и входом блока приобретения знаний, дополнительно в систему включены БД режимов полета ЛА, вход которой соединен с четвертым выходом МЛВ, а выход связан со вторым входом БРП, БД по работе операторов управления воздушным движением (УВД), вход которой соединен с пятым выходом МЛВ, а выход связан с третьим входом БРП, БД по внешним воздействиям, вход которой соединен с шестым выходом МЛВ, а выход связан с четвертым входом БРП, БД по человеческому фактору экипажа ЛА, вход которой соединен с четвертым выходом МЛВ, а выход связан со вторым входом БРП, БД по разрушению конструкции ЛА, вход которой соединен с пятым выходом МЛВ, а выход связан с третьим входом БРП, БД по обслуживанию ЛА, вход которой соединен с шестым выходом МЛВ, а выход связан с четвертым входом БРП, в систему также введены блоки БД по расчетам и моделированию ЛП, БД по заявлениям очевидцев, БД по крокам, БД по проявлению терроризма, БД по аварийным регистрациям, БД по невероятным случаям практического расследования ЛП, входы которых соединены с выходами МЛВ, а выходы связаны с входами БРП.
Описание фигуры
Для пояснения сущности полезной модели на фиг.1 приведена структура ЭС, где изображены:
1 - База знаний
2 - Машина логического вывода (МЛВ)
3 - Блок рабочей памяти (БРП)
4 - Блок объяснения
5 - Пользовательский интерфейс
6 - Блок приобретения знаний (БПЗ)
7 - База данных (БД) режимов полета летательного аппарата (ЛА)
8 - БД по работе операторов (УВД)
9 - БД по внешним воздействиям, действующих на ЛА
10 - БД человеческого фактора экипажа ЛА
11 - БД по разрушению конструкции ЛА
12 - БД по обслуживанию ЛА
13 - БЛОК расчета, и моделирования ЛП
14 - БД по заявлениям очевидцев
15 - БД по крокам
16 - БД по проявлению терроризма
17 - БД по аварийным регистрациям
18 - БД по невероятным случаям ЛП
ЭС расследования ЛП (ЭСРЛП) содержит БЗ-1 (правил), МЛВ-2, рабочую память-3, блок объяснений-4, пользовательский интерфейс-5, блок приобретения знаний-6. Выход блока БЗ-1 и выход БРП-3 соединены с первым и вторым входами МЛВ-2, третий вход МЛВ-2 соединен с выходом блока приобретения знаний-6, первый и второй выходы МЛВ-2 соединены с входом блока БЗ-1 и первым выходом БРП-3, третий выход МЛВ-2 соединен с первым выходом блока объяснения 4, выход блока объяснения 4 и первый выход блока приобретения знаний-6 соединены с первым и вторым входами пользовательского интерфейса-5, первый и второй выходы пользовательского интерфейса-5 соединены со вторым выходом блока объяснения 4 и выходом блока приобретения знаний 6. Вход БД-7 режимов полета ЛА соединен с четвертым выходом МЛВ-2, а выход связан со вторым входом БРП-3. Вход БД-8 по работе операторов УВД соединен с пятым выходом МЛВ-2, а выход связан с третьим входом БРП-3. Вход БД-9 по внешним воздействиям соединен с шестым выходом МЛВ-2, а выход связан с четвертым входом БРП-3. Вход БД-10 по человеческому фактору экипажа ЛА соединен с четвертым выходом МЛВ-2, а выход связан со вторым входом БРП-3. Вход БД-11 по разрушению конструкции ЛА соединен с пятым выходом МЛВ-2, а выход связан с третьим входом БРП-3. Вход БД-12 по обслуживанию ЛА соединен с шестым выходом МЛВ-2, а выход связан с четвертым входом БРП-3. Входы БЛОК 13 по расчетам и моделированию ЛП, БД-14 по заявлениям очевидцев, БД-15 по крокам, БД-16 по проявлению терроризма, БД-17 по аварийным регистрациям, БД-18 по невероятным случаям практического расследования ЛП соединены с выходами МЛВ-2, а выходы связаны с входами БРП-3.
Система работает следующим образом.
БЗ в начале работы содержит формулировки поставленной задачи, а затем появляется множество фактов, которые программа смогла установить к текущему моменту времени. Рабочее пространство в базе фактов 1 играет роль кратковременной памяти, а факты, которые оно содержит, являются утверждениями описания задачи и способами обращения к долговременной памяти. БЗ-1 состоит из операторов преобразования, выраженных в формате правил. Правила содержат переменные, которые уточняются и приводятся в соответствии известными фактами с помощью процедур квазиунификации или фильтрации в процессе работы МЛВ-2. Унификация является механизмом, который лежит в основе продукционных систем. Она позволяет ответить на вопрос, существуют ли такие комбинации переменных, которые позволяют получить логически идентичные формулы и является составным элементом алгоритма резолюции. При выполнении унификации в МЛВ-2 происходит разрешение конфликтов, управление приоритетами, распространение ограничений, выполняется доступ к памяти. МЛВ-2-интерпретатор, являющийся основной частью ЭС, управляет порядком выводов, выполнение которых представляется в виде последовательности элементарных циклов.
Элементарный цикл МЛВ состоит в следующем:
- Определения: определить правила и относящимся к ним фактам путем унификации (сопоставления с образцом);
- Выбор: выбрать те же правила, которые следует выполнять для эффективного решения задачи;
- Вывод: выполнить действия, используя результаты определения унификации правил, построить новую базу фактов.
Управление ЭС состоит в разрешении конфликтов между правилами, готовыми к выполнению. Выбор правила несет важное значение не только для производительности ЭС, но и для того, чтобы она могла совершенствоваться и «понимать» то, что она делает.
После сбора информации, необходимой для расследования ЛП, вычислительные усилия ЭС направлены на определение причины возникновения ЛП. Использование такой информации требует исследование человеческого фактора БД-10, летательного аппарата БД-7, погодных данных окружающей среды БД-9.
Относительно человеческого фактора исследуются аспекты: данные летного экипажа БД-10, УВД БД-8, качество наземного обслуживания ЛА БД-12, действия, предпринятые летным экипажем в течение ЛП, экологические аспекты.
При работе ЭС БД-10 могут потребоваться данные, связанные с временем полета и категориями летчиков, медицинских анализов и свидетельств, например, если они носили корректирующие очки. Проблемы технического обслуживания и ремонта требуют тщательного анализа.
Экологические аспекты БД-9 возникают при неточных прогнозах, опасных погодных условиях, особенно важных в работе УВД.
ЭС определяет, что выключение в полете одного или нескольких двигателей БД-8, прерванный взлет, слив топлива, требует производить вынужденную посадку, приводит к ЛП. Такие вопросы должны быть отражены в работе УВД БД-10 и учтены в учебе летного состава.
Следует учитывать при проведении расследований ЛП ошибки при техническом обслуживании ЛА и его оборудовании (БД-12). Задаваемые вопросы ЭС: ЛП и его условия в возникновении авиакатастроф, возможные разрушения ЛА в воздухе (БД-11) и на земле (БД-15), по крокам-нанесения на карту останков, деталей ЛА, влияние режима полета, действия по управлению экипажем изменения давления и температуры топлива, течи жидкости из баков; ограниченный вес и выход за пределы центра тяжести. Рассматривать целесообразно ЛП, связанные с отказом двигателей, отказом топливной системы, системы электропитания (БД-8) с использованием аварийных регистраторов (БД-17). ЭС «рассматривает» ЛП комплексно: фюзеляж, кабину экипажа, гидросистему, систему управления и систему шасси. Анализирует состояние механизации крыльев, положение элеронов, закрылков, предкрылков (БД-8). Производится анализ работы силовой установки, системы управления, топливной и масляной системами, системы зажигания, давления топлива, температуры топлива и масла, работа измерителя числа оборотов двигателя. Анализируется круг вопросов, относящихся к системе антиобледенения, стеклоочистителей (БД-9).
В ЭС анализируется работа таких пилотажных приборов как: высотомер, указатель скорости полета, указатель числа М, тахометры, авиагоризонт, вариометр. ЭС запрашивает информацию о эксплуатации ЛА: времени, тип, число полетов, ремонта (БД-8) ЛА.
ЭС запрашивает информацию о кислородной системе, кондиционировании воздуха, герметизации кабины и самолета, сбоях пневматической системы (БД-8).
ЭС рассматривает погодные условия БД-9 при возникновении ЛП, с учетом их восприятия пилотом, свидетелей (БД-14), с учетом средств наблюдения, продолжительности, а также порывов ветра, воздушной бури, температуры, условий облачности, точки росы.
ЭС рассматривает ЛП, связанные с столкновением со стаями птиц, выбросами вулканического пепла и пыли, фиксируемыми системами предупреждения и столкновения (БД-18), а так же препятствия при движении ЛА на ВПП.
Сложный процесс определения и идентификации ЛП должен учитывать и показания экипажа о наблюдении дыма, огня, слуховые и обонятельные признаки, ощущения холода, изменения давления, удары и поражения электрическим током, вибрации.
БД-16 содержит сценарии и реальные факты по борьбе с терроризмом, зафиксированные при длительной эксплуатации парка самолетов.