Бурова А.Ю. Качество работы операторов бортовых локационных средств: Теория и методы автоматизации оценки качества непосредственно на борту

URSS. 2024. 232 с. ISBN 978-5-9710-4275-4.

Белая офсетная бумага

Аннотация

В монографии приводится описание и анализ научно-практических результатов разработки функционального программного обеспечения автоматизированной оценки результатов тренировки оператора бортовых локационных средств в учебно-тренировочном режиме (УТР) их работы, реализованном только на бортовых программных средствах без применения дополнительных технических средств.

Основное внимание уделено главным компонентам разработанного программного обеспечения,... (Подробнее)

Содержание

Содержание				3
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ				6
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ				7
ВВЕДЕНИЕ				9
Цель разработки				11
Сущность решаемой проблемы				11
Постановка задачи				12
Современное состояние проблемы				17
ГЛАВА 1. НАУЧНЫЙ АСПЕКТ ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ				21
1.1. Назначение и область применения предлагаемого решения поставленной задачи				21
1.1.1. Назначение разработки предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				21
1.1.2. Область применения предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				21
1.1.3. Функциональные ограничения на применение предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				21
1.2. Концепция и методология предлагаемого решения поставленной задачи				21
1.2.1. Концепция разработки предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				21
1.2.2. Методология разработки предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				22
1.2.3. Теоретические основы разработки предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				23
1.3. Структура и состав предлагаемого решения поставленной задачи				23
1.3.1. Структура разработки предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				23
1.3.2. Состав разработки предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				33
1.3.3. Математическое и алгоритмическое обеспечение разработки предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				37
ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ				41
2.1. Исходные и контрольные параметры результатов работы в УТР				41
2.1.1. Исходные параметры результатов работы в УТР				41
2.1.2. Контрольные параметры точности работы оператора бортовых локационных средств в УТР				46
2.1.3. Контрольные параметры скорости работы оператора бортовых локационных средств в УТР				65
2.2. Показатели и промежуточные оценки качества работы оператора бортовых локационных средств в УТР				89
2.2.1. Контрольные показатели результатов работы оператора бортовых локационных средств в УТР				89
2.2.2. Нормативные показатели результатов работы оператора бортовых локационных средств в УТР				118
2.2.3. Промежуточные оценки качества работы оператора бортовых локационных средств в УТР				132
2.3. Рекомендуемые автоматизированные оценки результатов работы оператора бортовых локационных средств в УТР				142
2.3.1. Рекомендуемые промежуточные оценки качества работы оператора бортовых локационных средств в УТР				142
2.3.2. Рекомендуемые промежуточные оценки решения оператора бортовых локационных средств в УТР разных задач ближней и дальней локации				146
2.3.3. Рекомендуемая итоговая оценка результатов тренировки оператора бортовых локационных средств в УТР				150
ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ				151
3.1. Информационный обмен данными предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				151
3.1.1. Входные данные предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				151
3.1.2. Алгоритм выработки рекомендуемых значений АОРТ в УТР предлагаемым ФПО АОРТ в УТР				151
3.1.3. Выходные данные предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				158
3.2. Экранные формы интерфейса предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				158
3.2.1. Экранные формы отображения АОРТ в УТР				158
3.2.2. Карта выполнения имитирумой ситуации				158
3.2.3. Формуляры параметров АОРТ в УТР				160
3.3. Информационная база данных предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				174
3.3.1. Структура физической модели базы данных предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				174
3.3.2. Структурный состав базы данных предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				175
3.3.3. Структурные компоненты базы данных предлагаемого ФПО АОРТ в УТР				176
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕДЛОЖЕННОГО РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ				203
4.1. Моделирование предложенного решения поставленной задачи				203
4.1.1. Математическое моделирование предложенного решения поставленной задачи на персональных компьютерах				203
4.1.2. Программное моделирование предложенного решения поставленной задачи на универсальных средствах				205
4.1.3. Аппаратное моделирование предложенного решения поставленной задачи на специализированных устройствах				210
4.2. Новизна, достоверность и точность полученных результатов				215
4.2.1. Новизна полученных результатов				215
4.2.2. Достоверность решения проблемы				218
4.2.3. Точность решения проблемы				218
4.3. Эффективность, патентопригодность и апробация полученных результатов				221
4.3.1. Эффективность результатов разработки адаптивных методов построения ФПО АОРТ в УТР				221
4.3.2. Патентные исследования результатов разработки адаптивных методов построения ФПО АОРТ в УТР				222
4.3.3. Апробация, публикация и внедрение предложенного решения поставленной задачи				223
ЗАКЛЮЧЕНИЕ				224
Итоги разработки				224
Сущность предложенного решения поставленной задачи				225
Выводы и рекомендации				225
Выражение признательности и благодарности				226
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ				229

ВВЕДЕНИЕ

Причиной неожиданных сбоев морских пассажирских и торговых перевозок наряду с повреждением и технической неисправностью гражданских транспортных средств всё чаще и чаще становится так называемый «человеческий фактор». Неготовность судового экипажа к маловероятным, но экстремальным событиям приводит порой к многомиллионному ущербу бизнесу региональных торговых корпораций и торговых фирм разных стран. Это оборачивается значительным ростом цен на различные товары и услуги, за которые, в конечном счёте, расплачиваются потребители таких товаров и услуг.

Столкновение гонконгского торгового судна (балкера) «Ocean Artemis» с японской субмариной у мыса Асидзури острова Сикоку в Тихом океане недалеко от берегов японской префектуры Коти утром 8 февраля 2021 года актуализировало исследования дополнительных возможностей анэррорики контроля готовности судовых гидроакустиков пассажирских лайнеров, рыболовных сейнеров и торговых судов оценивать экстремальные варианты гидроакустической обстановки с учётом гидроакустических помех и шумоизлучения гидробионтов в разных регионах Мирового океана. Этот контроль можно и должно проводить автоматической оценкой результатов тренировки судового гидроакустика по совокупности надводных и подводных объектов ближней и дальней гидролокации и шумопеленгования непосредственно на бортовых гидроакустических средствах судна в учебно-тренировочном режиме (УТР) их функционирования [2-7].

Цифровые методы и алгоритмы такой оценки можно и должно реализовать на цифровых сигнальных процессорах и программируемых логических интегральных схемах из аппаратного обеспечения таких средств [8, 14, 19-20].

Для обеспечения безопасности плавания пассажирских лайнеров, рыболовных сейнеров и торговых судов их судовые гидроакустики должны своевременно и точно определять пеленг, дальность и тип каждого надводного или подводного объекта, который может изменить условия, обеспечивающие безаварийное плавание судов, проходящее при соблюдении существующих международных и отраслевых нормативных требований, предъявляемых к мореплаванию [13].

Стандартом ГОСТ 22547-77 «Средства гидроакустические и их составные части. Термины и определения» такой объект определяется как гидроакустический, то есть «частично или полностью погруженный в водную среду объект, который подлежит обнаружению, обладающий способностью излучать и (или) отражать гидроакустические сигналы», «распространяющиеся в водной среде и несущие информацию об обнаруживаемом источнике, а также используемые для эхолокации объектов...» [9].

Стандарт ГОСТ 22547-81 «Средства гидроакустические. Термины и определения» определяет такой гидроакустический объект как гидроакустическую цель, то есть «объект, формирующий гидроакустический сигнал, местоположение и характеристики которого подлежат определению» [10]. Судовой гидроакустик должен определять местоположение и характеристики гидроакустической цели с помощью бортовых локационных средств. Таким образом, на гидроакустической вахте он выполняет обязанности оператора этих средств.

Постоянное совершенствование технического оснащения пассажирских лайнеров, рыболовных сейнеров и торговых судов обусловило постепенное усложнение проблемы объективности автоматизированной оценки качества работы операторов бортовых локационных средств непосредственно на борту при сертификации экипажей. Однако объективность решений сертификационной комиссии можно повышать учётом результатов автоматизированной оценки выполнения своих обязанностей каждым оператором бортовых гидролокаторов на его рабочем месте при эксплуатации таких локаторов в учебно-тренировочном режиме (УТР) [2, 4]. Цифровые алгоритмы функционального программного обеспечения (ФПО) качества работы оператора бортовых локационных средств в УТР позволяет оценивать профессионализм действий этого оператора на его рабочем месте по результатам тренировки судовых гидроакустиков непосредственно на борту в условиях их тренировки, максимально приближенных к реальным условиям гидроакустической вахты [11-12]. Современный уровень элементной базы электронной техники обеспечивает автоматизированную оценку результатов тренировки (АОРТ) судовых гидроакустиков на штатном бортовом оборудовании только программными средствами его цифровых вычислительных устройств без применения дополнительного оборудования [3].

В основу этой книги положены результаты научно-исследовательской работы, проведенной в рамках разработки концепции, методологии и адаптивных методов построения ФПО АОРТ оператора бортовых локационных средств в УТР их работы. Эти результаты были получены при разработке адаптивных методов построения ФПО АОРТ судового гидроакустика в УТР работы бортовых средств шумопеленгования и гидролокации, которое может стать одним из компонентов ФПО бортового цифрового вычислительного комплекса (ЦВК).

Актуальность разработок по данной тематике обусловлена растущими потребностями развития и контроля профессиональных навыков гидроакустической группы судового экипажа непосредственно на борту.

Сущность предлагаемой разработки адаптивных методов построения ФПО АОРТ в УТР состоит в дальнейшем развитии идеи компьютеризации материально-технического обеспечения тренажёрной подготовки флотских экипажей.

Об авторе

Бурова Аделия Юрьевна

Заместитель главного редактора старейшего в России научно-технического журнала «Двигатель», заместитель начальника отдела планирования учебного процесса учебного управления Московского авиационного института (национального исследовательского университета) (МАИ), ведущий инженер кафедры 305 «Пилотажно-навигационные и информационно-измерительные комплексы» Института № 3 «Системы управления, информатика и электроэнергетика» МАИ, инженер и старший преподаватель кафедры 207 «Метрология, стандартизация и сертификация» Института № 2 «Авиационные, ракетные двигатели и энергетические установки» МАИ, старший преподаватель кафедры ИУ-1 «Системы автоматического управления» факультета ИУ «Информатика и системы управления» МГТУ имени Н. Э. Баумана. Советник Российской академии естествознания (РАЕ). Член Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А. С. Попова (РНТОРЭС), финалист Московского городского конкурса «Молодой преподаватель вуза Москвы — 2021», медалист Международного Парижского книжного салона и Франкфуртской книжной ярмарки.

Автор монографий по цифровой обработке сигналов, учебного пособия по сертификации авиационной техники, научных статей и докладов, опубликованных в журналах и сборниках, рекомендуемых Высшей аттестационной комиссией при Министерстве науки и высшего образования РФ и индексируемых в базах данных рецензируемой научной литературы Scopus и Web of Science. Удостоена Почётной грамоты Министерства науки и высшего образования РФ, почётной награды Российской академии естествознания «Медаль Константина Ушинского» («Medal European Scientific and Industrial Consortium «ESIC» – Konstantin Ushinsky»), грамоты МАИ за конкурсную научную работу «Турбореактивные двухконтурные двигатели: программа-прогноз ускоренного развития на среднесрочную перспективу», представленную на конкурс научно-технических работ и проектов «Молодежь и будущее авиации и космонавтики».

В разное время работала в Московском филиале Государственного научного центра Российской Федерации АО «Концерн ЦНИИ „Электроприбор“» и на федеральных государственных унитарных предприятиях (ФГУП) «Акустический институт имени академика Н. Н. Андреева» и «Конструкторское бюро „Информатика, гидроакустика и связь“». Неоднократно выступала с докладами на научных сессиях РНТОРЭС и научно-технических конференциях по цифровой обработке сигналов, гидроакустике и инновациям в авиации. Области научных интересов: авионика, вибродиагностика, виртуализация натурных испытаний, гидроакустика, информационные технологии, история, литература, метрология, педагогика, радиотехника, робототехника, сертификация, стандартизация, философия, цифровая обработка результатов измерений и контроля.