Методи побудови системи підтримки прийняття рішень органів обслуговування повітряного руху для вирішення завдань управління повітряним рухом

Abstract

Василенко Д.Є. Методи побудови системи підтримки прийняття рішень органів обслуговування повітряного руху для вирішення завдань 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 формалізації, поповнення і контролю коректності знань для системи підтримки прийняття рішень, призначеної для вирішення завдань управління повітряним рухом при безпосередній підготовці і в ході функціонування в реальному масштабі часу. Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що: одержав подальшого розвитку метод формалізації знань про завдання обслуговування повітряного руху, що вирішуються при безпосередній підготовці і в ході оперативного управління, в якому, на відміну від відомих, опис різних аспектів знань про ці завдання здійснюється у рамках єдиного формалізму на основі чотиризначної логіки присутності з розширеними описовими властивостями, застосовуються принципи ієрархічності, структуризації і об'єктно-орієнтованого підходу до побудови бази знань систем підтримки прийняття рішень, що дозволяє з точністю до ізоморфізму відображати структуру і зміст мережевої моделі предметної області, всебічно і повно описувати прагматичний аспект знань про обслуговування повітряного руху, спростити і прискорити пошук рішень в умовах дефіциту часу на прийняття рішення, здійснювати обслуговування повітряного руху в реальному масштабі часу; удосконалено метод поповнення ієрархічної бази знань системи підтримки прийняття рішень для оперативного управління обслуговуванням повітряного руху, який, на відміну від відомих, відрізняється використанням адресних матриць і таблиць, що дозволило скоротити їх розмірність і спростити організацію логічних взаємозв'язків між елементами ієрархічної бази знань, і застосуванням методів синтаксичного розбору для виділення відповідних знань, розміщених в бібліотеках бази знань різних рівнів; удосконалено метод контролю коректності знань бази знань системи підтримки прийняття рішень для оперативного управління обслуговуванням повітряного руху, який, на відміну від відомих, відрізняється здійсненням контролю відношень між цільовими настановами, оцінок об'єктів в описах цільових настанов і правил використання ресурсів та їх запасу дій. Практичне значення одержаних результатів: – реалізація методу формалізації знань про завдання обслуговування повітряного руху, що вирішуються при безпосередній підготовці і в ході оперативного управління обслуговуванням повітряного руху в реальному масштабі часу, дозволила всебічно і повно описувати структуру знань про обслуговування повітряного руху, спростити і прискорити пошук рішень в умовах дефіциту часу на прийняття рішень при управлінні повітряним рухом; – реалізація удосконаленого методу поповнення ієрархічної бази знань системи підтримки прийняття рішень для оперативного управління обслуговуванням повітряного руху дозволила скоротити розмірність і спростити організацію логічних взаємозв'язків між елементами бази знань, у результаті чого час модифікації скорочується більш ніж у 2,3 рази та її трудомісткість більш ніж в 26,6 разів у порівнянні з обмежено відкритою системою підтримки прийняття рішень, і, відповідно, в 16,6 разів і 90 разів у порівнянні з закритою системою; – реалізація удосконаленого методу контролю коректності знань бази знань системи підтримки прийняття рішень для оперативного управління обслуговуванням повітряного руху дозволяє підвищити імовірність прийняття коректного рішення на 8...23% у порівнянні з системою підтримки прийняття рішень, що використовують відомі методи контролю коректності, – контроль структури графа мережі і метод структурних "еталонів". Основні результати досліджень рекомендується використовувати для вдосконалення спеціального програмного забезпечення системи підтримки прийняття рішень з метою підвищення оперативності опису структури знань про обслуговування повітряного руху, спрощення і прискорення пошуку рішень в умовах дефіциту часу на прийняття рішень при управлінні повітряним рухом. Vasylenko D.E. Method of providing the functional stability of the flying and navigation complex of aircraft on separate flight modes. Methods for building a decision support system for air traffic services for solving air traffic control problems. – 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 of formalization, replenishment and control of knowledge correctness for decision support system, designed to solve problems of air traffic control in the direct preparation and in the course of functioning in real time. Scientific novelty of the obtained results is that: has received further development of the method of formalizing knowledge about the tasks of air traffic services, which are solved in the direct preparation and in the course of operational management, in which, unlike the known, a description of various aspects of knowledge about these tasks performed in the framework of a single formalism based on four-dimensional logic of presence with expanded descriptive properties, principles of hierarchy, structuring and object-oriented approach to building a knowledge base of decision support systems, which allows, with the precision of isomorphism, to reflect the structure and content of the network model of the subject area, comprehensively and fully describe the pragmatic aspect of knowledge about the maintenance of air traffic, to simplify and speed up the search for solutions in the absence of time to make decisions, to provide air traffic services in real time; he method of replenishment of the hierarchical knowledge base of the decision support system improved for the operational management of air traffic services, which, unlike the known ones, differs from the using of address matrices and tables, which allowed to reduce their dimension and simplify the organization of logical interconnections between elements of the hierarchical knowledge base, and using parsing methods to allocate relevant knowledge located in libraries of knowledge base of different levels; the method of controlling the correctness of the knowledge of the knowledge base of the decision support system for the operational management of air traffic control services is improved, which, unlike the known ones, differs by exercising control over the relations between the target instructions, evaluating objects in the descriptions of the target guidelines and rules of the use of resources and their stock of actions. The practical value of the results obtained: – implementation of the method of formalizing knowledge about the tasks of air traffic services, solved by direct preparation and during operational management of air traffic services in real time, has allowed to comprehensively and fully describe the structure of knowledge about air traffic services, to simplify and speed up the search for solutions in a time deficit for decision-making in air traffic control; – the implementation of the improved method of replenishment of the hierarchical knowledge base of the decision support system for the operational management of air traffic services allowed to reduce the dimension and simplify the organization of the logical interconnections between the elements of the knowledge base, resulting in the modification time reduced by more than 2.3 times and its complexity is more than in 26.6 times in comparison with the limited open decision support system, and, accordingly, 16.6 times and 90 times in comparison with the closed system; – the implementation of the advanced method for controlling the correctness of knowledge of the knowledge base of the decision support system for the operational management of air traffic services can increase the probability of making a correct solution by 8 ... 23% compared with the decision support system using known methods of control of correctness – control of the structure of the graph network and method of structural "standards". It is recommended that the main research results be used to improve the special software of the decision support system in order to increase the efficiency of describing the structure of knowledge about air traffic services, simplify and accelerate the search for solutions in the absence of time for decision-making in air traffic control.