Підхід щодо побудови системи управління безпекою польоту авіації в умовах невизначеності

Abstract

У статті проведений аналіз щодо організації системи безпеки польотів (БП), що базується на двох контурах управління БП (управління та забезпеченням БП). Встановлено, що рішення задач по управлінню та забезпеченню БП на сьогоднішній день базується в основному на математичному апараті, який побудований на імовірнісних, статистичних методах. Дані методи не дозволяють урахувати неповноту, невизначеність, неточність відомостей. Для задач, які не піддаються строгій формалізації і мають логіко-аналітичний характер, у тому числі виробці рекомендацій з управління БП, запропоновано використовувати нечітку логіку як засіб моделювання невизначеності природної мови. Обґрунтовано автоматизацію рішення задач управління БП здійснити впровадженням нових технологій в систему управління БП. Обраний когнітивний метод формалізації задачі управління БП та модель подання знань, яка заснована на нечітких множинах і нечіткої логіки. Запропоновано формалізацію знань про процес управління БП здійснити шляхом використання трикутних нечітких чисел і трапецієподібних нечітких інтервалів, доцільність використання яких обумовлюється простотою виконання операцій над ними, можливістю їх наочної графічної інтерпретації. В якості базової моделі представлення знань про процес управління БП в умовах невизначеності визначені інтервальні нечіткі множини типу 2 і засновані на них нечіткі логічні системи інтервального типу. Тип алгоритму нечіткого виводу, що використовується в нечіткій логічній системі, визначається структурою нечітких продукційних правил, процедурою фазифікації, агрегування, активізації, акумулювання і дефаззифікації. Розроблений новий підхід побудови системи управління БП з використанням нових інформаційних технологій, який забезпечує запобігання авіаційних подій при організації конкретного польоту повітряного судна. В статье проведен анализ организации системы безопасности полетов (БП), основанной на двух контурах управления БП (управление и обеспечение БП). Установлено, что решение задач по управлению и обеспечению БП на сегодняшний день базируется в основном на математическом аппарате, который построен на вероятностных, статистических методах. Данные методы не позволяют учесть неполноту, неопределенность, неточность сведений. Для задач, которые не поддаются строгой формализации и имеют логико-аналитический характер, в том числе выработке рекомендаций по управлению БП, предложено использовать нечеткую логику как средство моделирования неопределенности естественного языка. Обосновано осуществление автоматизации решения задач управления БП внедрением новых технологий в систему управления БП. Выбран когнитивный метод формализации задачи управления БП и модель представления знаний, основанная на нечетких множествах и нечеткой логики. Предложено формализацию знаний о процессе управления БП осуществить путем использования треугольных нечетких чисел и трапециевидных нечетких интервалов, целесообразность использования которых определяется простотой выполнения операций над ними, возможностью их наглядной графической интерпретации. В качестве базовой модели представления знаний о процессе управления БП в условиях неопределенности определены интервальные нечеткие множества типа 2 и основанные на них нечеткие логические системы интервального типа. Тип алгоритма нечеткого вывода, используемый в нечеткой логической системе, определяется структурой нечетких продукционных правил, процедурой фаззификации, агрегирования, активизации, аккумулирования и дефаззификации. Разработан новый подход построения системы управления БП с использованием новых информационных технологий, который обеспечивает предотвращение авиационных происшествий при организации конкретного полета воздушного судна. The article analyzes the organization of flight safety system (FS), which is based on two circuits of FS management (man-agement and providing of FS). It is established that the solution of problems on management and maintenance of FS is based generally on the mathematical device which is built on probabilistic, statistical methods. These methods do not allow to take into account the incompleteness, uncertainty, inaccuracy of information. For tasks that are not subject to strict formalization and have a logical-analytical nature, including the development of recommendations for the management of FS, it is proposed to use fuzzy logic as a means of modeling the uncertainty of natural language. The introduction of new technologies in the FS control system by automating the solution of FS control problems is substantiated. The cognitive method of formalization of the FS control problem and the model of knowledge representation, which is based on fuzzy sets and fuzzy logic, are chosen. It is proposed to formalize the knowledge about the process of FS control by using triangular fuzzy numbers and trapezoidal fuzzy intervals. The expediency of their use is due to the simplicity of operations on them, the possibility of their visual graphical interpretation. Interval fuzzy sets of type 2 and, based on them, fuzzy logical systems of interval type are defined as the basic model of knowledge representation about the process of FS control in the conditions of uncertainty. The type of fuzzy inference algorithm used in a fuzzy logic system is determined by the structure of fuzzy production rules, the procedure of fassification, aggregation, activation, accumulation and dephasification. A new approach to building a FS control system using new information technologies has been developed, which ensures the prevention of aviation events when organizing a specific flight of an aircraft.