Способ интеллектуальной поддержки экипажа летательного аппарата при выполнении им этапа полета
METHOD FOR INTELLIGENT SUPPORT OF AIRCRAFT CREW DURING FLIGHT PHASE

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в системе управления полетом на борту летательного аппарата для выдачи рекомендаций экипажу в случае возникновения новой внештатной ситуации, либо нового этапа полета, не соответствующего полетному заданию, например при появлении угрозы.
Из аналогов уровня техники известно изобретение «Система поддержки экипажа в опасных ситуациях», способ поддержки экипажа,  описанный в данной системе, заключается в том, что в нем формируют базу знаний по набору возможных программ полета, а также по результатам анализа и опыта исследований авиационных катастроф, с помощью экспертной системы оценивают работоспособность бортового оборудования летательного аппарата, работу оператора, прогнозируют аварийные ситуации и своевременно информируют оператора о возникших отклонениях от нормы в работе бортового оборудования, об изменении условий полета, оценивают класс и степень сложности опасной ситуации, на основе базы знаний выдают оператору рекомендации и формируют решения по минимизации тяжести последствий, предотвращению перехода аварийной ситуации в катастрофическую и, если оператор по любым причинам не выполняет рекомендаций по выводу из опасной ситуации, то передают управление системе автоматического управления (патент RU 2128854, G05D 1/00, опубл. 10.04.1999).
Недостатком известной системы является отсутствие возможности выдачи рекомендаций в случаях отсутствия в Базе знаний информации по возникшим аварийным ситуациям, либо при возникновении нештатной ситуации, не соответствующей полетному заданию, а также и неучет появления целенаправленного внешнего противодействия выполняемому этапу полета.
Задачей данного изобретения является создание способа интеллектуальной поддержки экипажа летательного аппарата, позволяющего в случае возникновения внештатной ситуации либо при появлении угрозы оперативно сформировать и передать на информационно-управляющее поле экипажа (ИУП) рекомендации, повышение скорости формирования рекомендаций обусловлено использованием нескольких блоков системы, что позволяет адаптировать их архитектуру к особенностям реализуемых в них процедур, что обеспечивает почти мгновенное предъявление экипажу соответствующей рекомендации, фиксация полученных при формировании рекомендации параметров в базе типовых ситуаций позволяет проводить отложенное обучение системы интеллектуальной поддержки для ускорения её работы при последующем возникновении подобной ситуации.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении боевой эффективности применения летательных аппаратов как вследствие повышения оперативности получения в процессе полета рекомендации экипажу для принятия решения при возникновении внештатной ситуации, не соответствующей полетному заданию, либо при появлении угрозы, так и за счет использования возможностей, позволяющих наращивать интеллектуальный уровень (базу знаний) системы поддержки принятия решений.
Ожидаемый технический результат достигается тем что, способ интеллектуальной поддержки экипажа летательного аппарата при выполнении им этапа полета включает формирование ситуационного вектора в блоке формирования ситуационного вектора по информации, полученной от бортовых измерительных систем, по сформированному ситуационному вектору в блоке подбора метода решения активизируется  проблемная субситуация и назначаются блоки, соответствующие активизированной проблемной субситуации и методу её решения, в назначенных блоках осуществляется расчет параметров проблемной субситуации и по полученным параметрам в соответствии с математической моделью выбранного метода - формирование рекомендации экипажу, которая передается в блок выдачи рекомендаций, где осуществляется передача рекомендаций на информационно-управляющее поле экипажа и фиксация полученных координат ситуационного вектора, параметров проблемной субситуации и полученной рекомендации в базе типовых ситуаций.
Способ обеспечивает:
а) для пилотируемых ЛА: выдачу экипажу рекомендуемого сконструированного способа выполнения назначенного этапа, реализация которого (с согласия экипажа) обеспечивает ПЛА успешное выполнение назначенного этапа полета. Например, для назначенного летчиком этапа полет «Дальний воздушный бой с истребителем противника» ему рекомендуются моменты пуска ракет, моменты применения помех, наступательные и оборонительные траекторий для четырех проблемных субситуаций (ПрС/С) этого этапа полета;
б) для беспилотных ЛА: передачу на исполнительные системы БЛА сконструированного способа выполнения назначенного этапа полета. Например, этап полета БЛА – указанный выше этап - дальний воздушный бой с ПЛА противника или этап полета - посадка БЛА на посадочную палубу судна.
Назначенный этап полета представляется набором ПрС/С. Каждая ПрС/С представляется:
- условиями ее наступления;
- целью ее выполнения;
- математическими моделями фрагментов назначенного этапа полета;
- набором процедур, выполнения которых обеспечивает достижения цели ПрС/С.
Условия наступление ПрС/С описываются ситуационным вектором (этап полета – ПрС/С), конкретные текущие значения координат которого определяются по текущей информации, получаемой из бортовых измерительных систем ЛА и из его штатных функциональных БЦВМ-алгоритмов. Выбор в процессе полета ПрС/С (из упомянутого набора ПрС/С), адекватной сложившейся внешней обстановке, осуществляется в блоке активизации ПрС/С. В этом блоке содержатся продукционные правила, в левую часть которых входят координаты (этап полета – ПрС/С), а в правой части правил содержатся признаки всех ПрС/С, которые включены в названный выше их набор. По вычисленным значениям координат (этап полета – ПрС/С) в блоке активизации ПрС/С определяется признак той ПрС/С, которая адекватна этому вектору. Это первая группа процедур предлагаемого способа. Реализация ее в отдельной специализированной бортовой цифровой вычислительной машине (обозначим ее СЦВМ-активизация-ПрС/С), обеспечит приемлемое быстродействие выполнения этих процедур и возможность внесения в них корректировок без нарушения работы других блоков описываемого способа.
Изобретение поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 – функциональные блоки способа интеллектуальной поддержки экипажа летательного аппарата.
На фиг. 1 представлены:
1 – блок формирования ситуационного вектора;
2 – блок подбора метода решения проблемной субситуации;
3 – блок формирования данных по методу многокритериального выбора альтернатив;
4 – блок расчёта итоговых приоритетов альтернатив;
5 – блок формирования данных метода выявленных прецедентов;
6 – блок выбора прецедента;
7 – блок формирования данных оптимизационного метода;
8 – блок подбора;
9 – блок выдачи рекомендаций;
10 – информационно-управляющее поле.
В предпочтительном варианте исполнения изобретения осуществление способа интеллектуальной поддержки экипажа летательного аппарата при выполнении им этапа полета происходит следующим образом.
Экипаж выполняет полетное задание (ПЗ). На текущем этапе полета при возникновении внешней угрозы выполнению этапа экипаж принимает решение противодействовать угрозе, т.е. назначает новый этап полета (новую типовую ситуацию (ТС)). Для достижения этой новой текущей цели полета экипаж должен сконструировать способ ее достижения. Заранее в полетном задании невозможно сконструировать способ достижения цели из-за неопределенности состава появившейся группы истребителей противника и способа проведения им этой операции. Для решения этой задачи к бортовой информационной среде самолета подключается система интеллектуальной поддержки экипажа.
Система интеллектуальной поддержки состоит из нескольких блоков, реализуемых каждый на своем специальном цифровом вычислителе.
Входной информацией в системе интеллектуальной поддержки является:
- априорная информация из структурированного полетного задания;
- текущая информация о внешней и внутрибортовой обстановки своего самолета и самолетов подчиненной ему группы, получаемой из штатных БЦВМ-алгоритмов и бортовых измерительных систем;
- текущая информация из ИУП кабины.
Данная входная информация поступает в блок формирования ситуационного вектора (1), где преобразовывается в ситуационный вектор. По полученному ситуационному вектору в блоке подбора метода решения (2) активизируется соответствующая проблемная субситуация и назначаются блоки системы для формирования и выдачи рекомендаций.
Если активизируется проблемная субситуация, соответствующая методу многокритериального выбора альтернатив (вариантов), подключаются блок формирования данных по методу многокритериального выбора альтернатив (3) и блок расчёта итоговых приоритетов альтернатив (4). В памяти блок формирования данных по методу многокритериального выбора альтернатив (3) содержится несколько обобщённых типов альтернатив разрешения проблемных субситуаций и несколько критериев выбора предпочтительной альтернативы, соответствующих полетному заданию. В блоке расчёта итоговых приоритетов альтернатив (4) из обобщённых типов альтернатив разрешения проблемной субситуации назначаются (генерируются) конкретные альтернативы в соответствии со сложившейся текущей обстановкой, а также сценарии применения каждой альтернативы. В блоке формирования данных по методу многокритериального выбора альтернатив (3) параметрически настраиваемые математические модели объектов предметной области настраиваются на объекты сложившейся текущей обстановки в соответствии с полученным ситуационным вектором и передаются в блок расчёта итоговых приоритетов альтернатив (4), где осуществляется математическое моделирование сценариев применения назначенных альтернатив с оценкой числовых значений каждого из критериев для каждой из альтернативы. В результате моделирования формируются векторы приоритетов альтернатив по каждому из критериев, которые передаются в блок расчёта итоговых приоритетов альтернатив (4), а также векторы приоритета критериев (они могут быть скорректированы экипажем) для каждой из альтернативы. Итоговые приоритеты каждой из альтернатив определяются как сумма произведений величины приоритета альтернативы по критерию на величину приоритета этого критерия для данной альтернативы. Суммирование проводится по всем критериям. В блоке расчёта итоговых приоритетов альтернатив (4) выбирается альтернатива с наибольшим итоговым приоритетом, которая является наиболее предпочтительной по всему множеству критериев сравнения. Выбранная альтернатива предается через блок выдачи рекомендаций (9) на дисплей информационно-управляющего поля (10) экипажа.
Если активизируется проблемная субситуация, разрешаемая по методу выявленных прецедентов, подключаются блок формирования данных по методу выявленных прецедентов (5) и блок выбора прецедента (6). В полетном задании содержится набор ситуационных векторов и соответствующие им эффективные способы решения аналогичных задач (прецедентов). В блоке формирования данных по методу выявленных прецедентов (5) по текущей информации вычисляются параметры проблемной субситуации. В блоке выбора прецедента (6) для каждого вычисленного параметра вычисляются значения функции принадлежности нечётких множеств, соответствующих координатам (термам) каждого параметра проблемной субситуации. Формируется матрица знаний, столбцы которой являются параметрами проблемной субситуации, а строки – значениями функций принадлежности нечётких множеств. Строки матрицы знаний группируются по блокам, каждый блок соответствует своему способу разрешения проблемной субситуации (прецеденту), в каждом из блоков определяется min по строкам и max по столбцам, max по столбцу всей матрицы является наивысшим приоритетом. Прецедент с наивысшим приоритетом рекомендуется экипажу как способ разрешения возникшей проблемной субситуации.
Если активизируется проблемная субситуация, разрешаемая оптимизационным методом, подключаются блок формирования данных (7) и блок подбора (8). Ввиду непредсказуемости развития проблемной субситуации рекомендации экипажу вырабатываются из решения в реальном времени оптимизационных или игровых задач. В блоке формирования данных оптимизационного метода (7) содержатся параметрически настраиваемые математические модели объектов предметной области, математические модели попарного взаимодействия объектов, а также база параметров объектов настраиваются на объекты, участвующие в проблемной субситуации, в блоке формирования данных оптимизационного метода (7) на математической модели сценария развития проблемных субситуаций с встроенной задачей оптимизации или игровой задачей осуществляется математическое моделирование процессов развития проблемной субситуации, полученное оптимальное решение является рекомендацией экипажу.
Все полученные рекомендации передаются на ИУП (10) экипажа через блок выдачи рекомендаций (9), также данный блок осуществляет фиксацию в базе типовых ситуаций параметров и полученных результатов для решения проблемной субситуации, что позволяет накапливать опыт для решения подобных задач в будущем при помощи метода выявленных прецедентов.
Данный способ интеллектуальной поддержки экипажа летательного аппарата при выполнении им этапа полета позволяет с высокой точностью определить меры воздействия, оперативно сформировать и передать на информационно-управляющее поле экипажа рекомендации для решения возникшей нештатной ситуации либо при появлении угрозы. Использование отдельных блоков для решения задач каждого из методов позволяет параллельно обрабатывать сразу несколько возникших событий, что так же повышает оперативность выдачи рекомендаций.