4.9 Технологія розробки інформаційно-логічних моделей для розпізнавання складних структурно-динамічних об’єктів, оцінки їх стану і поведінки

ГАЛУЗЬ (СФЕРА), ДО ЯКОЇ НАЛЕЖИТЬ РОЗРОБКА: Експертні системи контролю функціонування і контролю технологічних процесів складних структурно-динамічних об’єктів (систем) за даними датчиків різної фізичної природи; експертні системи радіомоніторингу електромагнітної обстановки і системи оцінки радіоелектронно-об’єктної обстановки за даними засобів радіомоніторингу (ЗРМ) по радіовипромінюванням і режимах роботи РЕЗ складних об’єктів повітряного, наземного, надводного базування; біомедичні системи оцінки стану і діагностики організму людини.

МЕТА (ПРОБЛЕМА) РОЗРОБКИ: Однією з важливих проблем в сучасних системах контролю і спостереження, є проблема оцінки стану складних структурно-динамічних об’єктів в режимі часу, близькому до реального. Використання для вирішення цієї проблеми методів створення чітких параметричних моделей об’єктів спостереження ускладнене або неможливе, оскільки інформація, що поступає на вхід системи обробки має апріорну і апостеріорну невизначеність, нечіткість і неповноту даних об’єктивного і суб’єктивного характеру. Перспективним методом рішення проблеми визначення стану складних об’єктів, а також прогнозування розвитку ситуацій для прийняття управлінських рішень в системах спостереження і радіомоніторингу є використання формально-логічного підходу, який дозволяє подолати вказану невизначеність.

СТИСЛИЙ ОПИС РОЗРОБКИ: Технологія розробки інформаційно-логічних моделей (ІЛМ) складних об’єктів на основі формально-логічного підходу включає:

1. Методику формалізації станів складного об’єкту, включаючи опис функціонування об’єкту, і розробка ресурсної бази даних еталонних станів первинних ознак.

2. Мову багатосортного числення первинних ознак «ПЛАТАН-Д», яка розроблена спеціально для виконання процедури логічного програмування при створенні ІЛМ.

3. Базу знань ІЛМ об’єктів спостереження і їх стану на мові логічного програмування «ПЛАТАН-Д».

4. Процедуру і алгоритми прямого і зворотного логічного виводу для оцінки стану об’єкту спостереження і визначення повноти і достовірності первинних і ознак.

В основу побудови ІЛМ складних об’єктів покладений формально-логічний підхід до обробки інформації з використанням семантичних деревовидних графів. Апріорні описи об’єктів і алгоритми формування рішень на основі формально-логічного підходу формуються експертами на етапі проектування системи у вигляді ІЛМ об’єктів спостереження і методів їх обробки. ІЛМ об’єктів спостереження представляється у вигляді сценарію його функціонування, що містить сукупність описів окремих станів цього об’єкту, кожне з яких відповідає рішенню будь якого одного функціонального завдання. При такому підході на основі отримання і обробки деякого вектору параметрів первинних ознак про об’єкт спостереження визначається клас, тип і стан даного об’єкту, а також функціональне завдання, що виконується об’єктом в даний момент часу.

Для представлення знань в ІЛМ об’єктах спостереження розроблена мова багатосортного числення предикатів «ПЛАТАН-Д», яка є мовою декларативного типу. Вона дозволяє описати ієрархічну структуру ІЛМ з урахуванням динамічності умов функціонування об’єкту спостереження і здійснювати контроль повноти і несуперечності даної ІЛМ.

У якості логічної основи рішення задачі розпізнавання випромінюючих об’єктів і їх станів розроблені процедура і алгоритми прямого і зворотного логічного виводу, початкові дані для яких представляються кінцевою множиною значень первинних ознак, створюючих багатосортну наочну область, і відносинами, визначеними на цій множині. Схематично процес виводу подається як орієнтований деревовидний
граф (див. рис. 1).

Особливістю розроблених алгоритмів є поєднання процедур реалізації прямого виводу (від первинних фактів – до мети) і процедури зворотного виводу (від відомого стану об’єкту до визначення первинних фактів). Такий підхід дозволяє доповнити необхідні первинні факти, які відсутні у разі неповноти або суперечності даних у вхідній інформації. Розпізнавання одного з можливих станів об’єкту на основі отриманих первинних і визначених термінальних ознак наведено на рис. 2.

ІННОВАЦІЙНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОЗРОБКИ: Створена нова інформаційна технологія. Інноваційна перевага даної розробки полягає в тому, що використання формально-логічного підходу в рішенні задачі розпізнавання джерел і об’єктів випромінювання істотно розширює можливості експертних систем розпізнавання в порівнянні з системами, що використовують традиційні статистичні параметричні моделі джерел і об’єктів випромінювання, або з системами, що функціонують на основі логічних методів.

 

 

Рис. 1. Деревовидний граф ІЛМ діяльності літака дальнього радіолокаційного виявлення і управління (ДРЛВУ) «Авакс»

 

ПЕРЕВАГИ РОЗРОБКИ: Використання формально-логічного підходу при розробці ІЛМ враховує:

- високу динамічність зміни характеристик (первинних ознак) об’єктів спостереження;

- неповноту, суперечність. різнорідність характеру (змістовний, кількісний, прагматичний) апріорних знань експертів про об’єкти спостереження і прояв їх діяльності через первинні ознаки;

 

 

Рис. 2. Розпізнавання стану літака ДРЛВУ «Авакс» по визначеним термінальним ознакам

 

- проявлення діяльності об’єктів спостереження, які характеризуються великою розмірністю ознакового простору і високою щільністю потоку даних, що накладає жорсткі вимоги до ІЛМ в системах реального часу.

Запропонований підхід до створення ІЛМ складних об’єктів дозволяє:

- представити в єдиній формі знання про об’єкт спостереження для комплексного вирішення завдань оцінки стану і поведінки об’єктів спостереження, прогнозування розвитку ситуацій для прийняття управлінських рішень, а також для управління засобами/датчиками спостереження;

- сумістити алгоритми обробки апріорних знань експертів і поточну інформацію про об’єкти спостереження, що поступає від відповідних датчиків;

- відображати поточну ситуацію розпізнавання у вигляді ієрархічної структури;

- описати структуру логічно складних ситуацій аксіоматичними теоріями.

За своїми функціональними можливостями і зручністю використання пропонований підхід перевершує відомі світові аналоги.

АНАЛІЗ РИНКУ: Розробка перевершує відомі світові аналоги.

ОЦІНКА ТРАНСФЕРУ РОЗРОБКИ: Запропоновані шляхи трансферу розробки: обмін досвідом та інформацією про науково-технологічні досягнення, проведення консультацій з питань застосування технології, постачання технології у межах договорів про їх трансфер з урахуванням вимог Замовника.

СТАДІЯ РОЗРОБКИ: Макет, дослідний зразок

ФІНАНСОВІ ВИТРАТИ НА РОЗРОБКУ: Орієнтировка вартість розробки промислового зразка продукту складає $ 250 000.

ІНФОРМАЦІЯ ПРО АВТОРА АБО АВТОРСЬКИЙ КОЛЕКТИВ: Калюжний Микола Михайлович, к.т.н., с.н.с.; Колісник Вікторія Іванівна, Галкін Сергій Олександрович к.т.н., с.н.с., Смілик Володимир Іванович.

зберегти цю сторінку в PDF