Методи оцінювання якості програмного забезпечення для класифікації повітряних об’єктів в автоматизованій системі управління повітряним рухом

Abstract

Тімочко О.О. Методи оцінювання якості програмного забезпечення для класифікації повітряних об’єктів в автоматизованій системі управління повітряним рухом. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.22.13 «Навігація та управління рухом». – Льотна академія Національного авіаційного університету МОН України, Кропивницький, 2019. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального наукового завдання, пов’язаного з розробкою методів оцінювання якості програмного забезпечення для класифікації повітряних об’єктів в автоматизованій системі управління повітряним рухом, що має суттєве значення для підвищення рівня безпеки повітряного руху. Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що: вперше розроблено метод верифікації програмного забезпечення нечіткої логічної системи класифікації повітряних об’єктів, який забезпечує перетворення бази нечітких продукційних правил в здійсниму модель на основі використання нечітких розфарбованих мереж Петрі у рамках формальних методів верифікації програмного забезпечення; одержав подальшого розвитку метод класифікації повітряних об’єктів, який відрізняється від відомих комплексною обробкою інформації від різнорідних джерел; формалізацією ознак повітряних об’єктів на основі бінарних відносин та дівізимних процедур; ієрархічною чотирьохрівневою структурою класифікації повітряних об’єктів; особливостями структури сінглетонної бази знань; аналізом повноти і достовірності вхідної інформації для визначення переважності варіантів рішення; особливостями механізму логічного виведення, який має детерміновані гілки прийняття рішень про повітряні об’єкти та гілки прийняття рішень на основі нечіткого логічного виведення з формуванням вектору “довіри” до варіантів рішення; удосконалено метод оцінювання якості інформації для класифікації повітряних об’єктів, в якому на відміну від відомих, за критерій повноти прийнята мінімальна відстань наявної інформації від еталонної, представлена бінарним відношенням толерантності та обчислена з використанням удосконаленої відстані Кемені, яка є мірою повноти інформації, необхідної для визначення пріоритетності прийняття рішення, використовуючи при обчисленні лише інформативні ознаки, притаманні кожному класу. Практичне значення одержаних результатів дозволяє:  підвищити рівень безпеки польотів цивільної авіації;  парирувати нештатну ситуацію у повітрі оператором ще до її переходу у критичну в умовах зміни класифікаційних ознак повітряного судна;  створити умови для побудови та подальшої експлуатації програмного забезпечення для класифікації повітряних об’єктів нових поколінь;  здійснювати порівняльний аналіз різних варіантів побудови програмного забезпечення для класифікації повітряних об’єктів та надавати обґрунтовані рекомендації щодо вибору найкращого варіанта;  розробляти практичні схеми тестування програмного забезпечення для досягнення показників ефективності існуючих систем до заданого рівня. Основні результати досліджень рекомендується використовувати при розробці та тестуванні програмного забезпечення для класифікації повітряних об’єктів, зокрема, в умовах обробки ознакової інформації, що надходить від різнотипних джерел. Timochko O.O. Software Quality Evaluating Methods for Classifying Air Objects in an Automated Air Traffic Management System. – Manuscript. The Thesis submitted for the scientific degree of Doctor of Philosophy (engineering) (Candidate of Technical Sciences) on specialty 05.22.13 – Navigation and Traffic Control. – Flight Academy of National Aviation University. Kropyvnytskiy, 2019. The dissertation is devoted to the solution of the actual scientific problem related to the development of methods for evaluating the quality of software for the classification of air objects in an automated air traffic management system, which is essential for improving air traffic safety. The scientific novelty of the obtained results is that: for the first time, a method for verifying the software of a fuzzy logical classification system for aerial objects has been developed, that converts a database of fuzzy production rules into a workable model based on the use of fuzzy colored Petri nets within formal software verification methods; has received further development of the software classification method, which differs from the known complex processing of information from heterogeneous sources; formalization of software features based on binary relations and divisional procedures; a hierarchical four-tier structure of classification of air objects; features of the structure of the singleton knowledge base; analysis of the completeness and reliability of the input information to determine the superiority of the solution options; features of the mechanism of logical deduction, which has determined branches of decision-making about air objects and branches of decisionmaking on the basis of fuzzy logical conclusion with the formation of the vector of "trust" to the variants of decision; the method of estimating the quality of information for the classification of air objects has been improved, in which, unlike the known ones, the minimum distance of the available information from the reference is presented for the completeness criterion; prioritizing decision making using only the informative attributes inherent in each class when calculating. The practical significance of the results obtained allows:  to increase the level of safety of civil aviation;  to parry an emergency situation in the air by an operator even before its transition to a critical condition in the conditions of change of aircraft classification characteristics;  to create conditions for the construction and further operation of software for the classification of new generation air assets;  to perform a comparative analysis of the different variants of the software for the classification of air objects and to provide sound recommendations for the choice of the best variant;  to develop practical software testing schemes to achieve the performance of existing systems to a specified level. The main results of the research are recommended to be used in the development and testing of software for the classification of aerial objects, in particular, in the context of the processing of characteristic information coming from various sources.