RU2606153C2 - Method of distribution of functions of aircraft control and system for its implementation - Google Patents
Method of distribution of functions of aircraft control and system for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2606153C2 RU2606153C2 RU2013107571A RU2013107571A RU2606153C2 RU 2606153 C2 RU2606153 C2 RU 2606153C2 RU 2013107571 A RU2013107571 A RU 2013107571A RU 2013107571 A RU2013107571 A RU 2013107571A RU 2606153 C2 RU2606153 C2 RU 2606153C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pilot
- unit
- calculating
- probability
- block
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/40—Data acquisition and logging
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к летной эксплуатации воздушных судов (ВС) и может быть использовано при разработке бортовой интеллектуальной системы управления полетом. Современные средства авионики достаточно остро поставили проблему распределения функций управления между человеком и автоматикой, в частности между пилотом и управляющей системой (УС), т.е. автопилотом. Согласно определению распределение функций управления - процесс организации управления, состоящий в группировке функций по определенным признакам и по исполнителям [1].The invention relates to the flight operation of aircraft (AC) and can be used in the development of on-board intelligent flight control system. Modern avionics tools have quite sharply posed the problem of the distribution of control functions between a person and automation, in particular between a pilot and a control system (CSS), i.e. autopilot. According to the definition, the distribution of management functions is the process of organization of management, consisting in the grouping of functions according to certain characteristics and by executors [1].
Управление полетом современного ВС - это сложный комплекс операций по определению текущих пилотажно-навигационных параметров, сравнению их с заданными и допустимыми и активному воздействию на органы управления и на рулевые поверхности самолета с целью максимальной точности выдерживания расчетного маршрута полета. Отношения «пилот-УС» являются частью более общих отношений «пилот-ВС». Взаимодействие пилота с ВС включает, с одной стороны, воздействие на его системы при помощи различных средств и органов управления, с другой стороны? - информирование пилота о состоянии объекта управления и окружающей обстановке посредством бортовых информационных систем (см. патент РФ Система сбора, регистрации, передачи, обработки и анализа №2194307, МПК G07C 5/08, 10.12.2002).Flight control of a modern aircraft is a complex set of operations for determining the current flight and navigation parameters, comparing them with the set and permissible ones and actively influencing the governing bodies and on the steering surfaces of the aircraft with the aim of maximum accuracy of maintaining the calculated flight route. The pilot-CSS relationship is part of the more general pilot-aircraft relationship. The pilot’s interaction with the aircraft includes, on the one hand, the impact on his system using various means and controls, on the other hand? - informing the pilot about the state of the control object and the environment through the on-board information systems (see RF patent System for the collection, registration, transmission, processing and analysis No. 2194307, IPC
С позиции проектирования проблема распределения функций является нестационарной. Например, автоматика может отказать, а человек подвержен стрессам. Таким образом, следует осуществлять динамическое или адаптивное распределение функций. Общим для такого подхода является положение о зависимости степени автоматизации процессов управления от характеристик решаемых задач, условий деятельности и величины когнитивной или умственной рабочей нагрузки (workload) оператора.From a design perspective, the problem of the distribution of functions is non-stationary. For example, automation may fail, and a person is subject to stress. Thus, a dynamic or adaptive distribution of functions should be made. Common to this approach is the provision on the dependence of the degree of automation of control processes on the characteristics of the tasks to be solved, the conditions of activity and the magnitude of the operator’s cognitive or mental workload.
Основные трудности при этом связаны с определением критерия распределения задач. Попытки использования для оценки рабочей нагрузки на пилота различных психофизиологических параметров (см. патент №2234850, 27.08.2004, Способ прогнозирования профессиональной пригодности человека-оператора для работы в условиях высокого эмоционального напряжения, МПК7 A61B 5/02, G01N 33/48) ожидаемого результата не дали.The main difficulties in this case are associated with the determination of the criterion for the distribution of tasks. Attempts to use various psychophysiological parameters to evaluate the pilot workload (see patent No. 2234850, 08/27/2004, Method for predicting the professional suitability of a human operator for work in conditions of high emotional stress, IPC 7
Возможен и другой способ динамического распределения функций управления, при котором в случае работы систем без отклонений текущих параметров пилот сам принимает решение и осуществляет передачу функций автоматике или оставляет их для выполнения вручную (см. с.377-379, [2]). Однако пилот может переоценить или, наоборот, недооценить свои возможности или ресурсы автоматики. Кроме того, автоматика с высокой степенью доверия будет использоваться часто, в противном случае может неоправданно выбираться ручное управление.There is another way to dynamically distribute control functions, in which, if the systems work without deviations of the current parameters, the pilot makes a decision and transfers the functions to the automation or leaves them to be performed manually (see p.377-379, [2]). However, the pilot can overestimate or, conversely, underestimate their capabilities or automation resources. In addition, automation with a high degree of confidence will be used often, otherwise manual control may be unjustifiably selected.
Современные тенденции развития бортовых систем управления связаны с их дальнейшей интеллектуализацией, основанной на технологиях обработки знаний для автоматизации функций управления и поддержки действий экипажа как в нормальных, так и в нештатных ситуациях, возникающих в процессе полета.Current trends in the development of on-board control systems are associated with their further intellectualization based on knowledge processing technologies to automate control functions and support crew actions in both normal and emergency situations arising during the flight.
Автоматика требует постоянного внимания, «сканирования», как это называют пилоты; акцент в деятельности перемещается на мыслительные или, в психологических терминах, когнитивные процессы на основе использования им не количественных, а качественных критериев оценки надежности, позволяющих проводить целостный анализ возникающих ситуаций. Зависимость результатов автоматизации от совместимости человека и техники проявляется в критических ситуациях. (Критическая ситуация - состояние, которое характеризуется нарушением предельных значений контролируемых параметров хотя бы одной из систем ВС).Automation requires constant attention, “scanning”, as pilots call it; the emphasis in activity shifts to mental or, in psychological terms, cognitive processes based on their use of not quantitative, but qualitative criteria for assessing reliability, allowing for a holistic analysis of emerging situations. The dependence of automation results on the compatibility of man and technology is manifested in critical situations. (A critical situation is a state that is characterized by a violation of the limiting values of the controlled parameters of at least one of the aircraft systems).
Известно техническое решение, взятое нами в качестве прототипа, (Способ и устройство предупреждения критических режимов работы системы оператор-объект, патент №2114456 от 27.06. 1998, МПК6 G05В 13/00, G 05 D 1/00), в котором для предупреждения выхода на критический режим системы оператор-объект запоминают опасные факторы и команды для вывода системы из сложившейся ситуации. Затем, сравнив текущие и опасные факторы и выявив их несоответствие, реализуют заготовленные на данный случай команды управления. Недостатки прототипа, как способа, состоят в следующем:A known technical solution, taken by us as a prototype, is (Patent No. 2114456 dated June 27, 1998, IPC 6 G05B 13/00, G 05
- непредсказуемость критических ситуаций в связи с высоким динамизмом;- unpredictability of critical situations in connection with high dynamism;
- вводимый критерий «сложность управления» формируется на основе оценки вероятности ошибок оператора, что снижает объективность реальной ситуации;- the introduced criterion “control complexity” is formed on the basis of an estimate of the probability of operator errors, which reduces the objectivity of the real situation;
- рассматриваются варианты действий пилота в критических ситуациях без учета его совместных действий с управляющей системой.- the pilot’s actions in critical situations are considered without taking into account his joint actions with the control system.
В отличие от прототипа, где субъектом управления ВС выступает пилот, в предлагаемом техническом решении субъектом выступает сложная система пилот+управляющая система, что позволяет получить синергетический эффект - повысить безопасность полета путем дублирования процессов контроля и управления ВС.In contrast to the prototype, where the pilot is the control entity, in the proposed technical solution, the subject is a complex pilot + control system, which allows to obtain a synergistic effect - to increase flight safety by duplicating the control and management of the aircraft.
При этом решаются следующие задачи:The following tasks are solved:
- контроль технического состояния бортовых систем и анализ выдерживания режимов полета;- control of the technical condition of on-board systems and analysis of the maintenance of flight modes;
- оценка степени сложности бортовой системы, приведшей к возникновению критической ситуации;- assessment of the complexity of the on-board system that led to the emergence of a critical situation;
- оценка реальной степени интенсивности действий пилота (не участвующего в пилотировании) по взаимодействию с критической бортовой системой;- assessment of the real degree of intensity of the actions of the pilot (not participating in the piloting) for interaction with the critical on-board system;
- распределение функций управления между пилотом и автоматикой в зависимости от степени сложности бортовой системы и интенсивности действий экипажа с учетом величины критерия интеллекта IQ пилота.- the distribution of control functions between the pilot and the automation, depending on the degree of complexity of the on-board system and the intensity of the crew’s actions, taking into account the magnitude of the intelligence criterion IQ of the pilot.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей процесса управления ВС с целью повышения безопасности полета.The technical result of the invention is to expand the functionality of the aircraft control process in order to improve flight safety.
Поставленная цель изобретения достигается тем, что в способе распределения функций управления воздушным судном, в частности, между пилотом и управляющей системой, путем контроля текущих значений параметров бортовых систем и сравнения их с допустимыми регистрируют критическую систему, параметры которой не соответствуют допускам, задают стандартные рабочие процедуры контроля и управления бортовыми системами, в процессе полета ВС измеряют наработку элементов бортовых систем и формируют новые значения надежности элементов критической системы для измерения информативности диагностирования блоков критической системы, согласно стандартным рабочим процедурам измеряют интенсивность действий пилота с критической системой, фиксируют коэффициент интеллекта пилота, степень его ситуационной осведомленности и задают ее пороговое значение, а по результатам их сравнения принимают решение о субъекте управления.The object of the invention is achieved by the fact that in the method of distributing the aircraft control functions, in particular between the pilot and the control system, by monitoring the current values of the parameters of the on-board systems and comparing them with the acceptable values, a critical system is recorded, the parameters of which do not correspond to the tolerances, standard operating procedures are set monitoring and control of on-board systems, during the flight of the aircraft, they measure the operating time of elements of on-board systems and form new values of the reliability of critical elements systems for measuring the informative value of diagnosing critical system blocks, according to standard working procedures, measure the intensity of the pilot’s actions with the critical system, fix the pilot's intelligence factor, the degree of situational awareness and set its threshold value, and decide on the subject of control based on the results of their comparison.
В течение всего полета экипаж располагает постоянно обновляемой информацией, как принято говорить, ситуационной осведомленностью. Под ситуационной осведомленностью пилота будем понимать такое его состояние, которое заключается в принятии управленческих решений по мере возникновения проблем в соответствии со складывающейся ситуацией в полете. Возникает вопрос: кто же должен управлять? Но всегда должен работать основной принцип летной эксплуатации: каждой задаче - адекватный уровень автоматизации. Ответ на поставленный вопрос может быть получен по результатам количественной оценки степени ситуационной осведомленности.Throughout the flight, the crew has constantly updated information, as they say, situational awareness. By situational awareness of the pilot, we understand his condition, which consists in making managerial decisions as problems arise in accordance with the current situation in flight. The question arises: who should manage? But the basic principle of flight operation should always work: each task has an adequate level of automation. The answer to this question can be obtained by the results of a quantitative assessment of the degree of situational awareness.
Степень ситуационной осведомленности (ССО) - мера соотношения количества информации о состоянии бортовых систем и возможностей оператора (пилота) по управлению ВС. По величине ССО можно определить рациональный диапазон работы пилота или управляющей системы.The degree of situational awareness (MTR) is a measure of the ratio of the amount of information about the state of on-board systems and the capabilities of the operator (pilot) to control the aircraft. The value of the MTR can determine the rational range of the pilot or control system.
Реализация предлагаемого способа поясняется блок-схемой алгоритма, представленной на фиг.1. Для конкретного воздушного судна и экипажа формируют исходные данные (блок 1), фиксируемые в блоке накопления и хранения информации (блок 2), в который в течение полета поступают сигналы о состоянии бортовых систем из блока 3. Поступившие сигналы о состоянии блоков систем в блоке 4 сравнивают с допустимыми значениями и в случае их несоответствия выявляют критическую систему, для которой с учетом наработки блоков вычисляют текущую вероятность безотказной их работы и вероятность отказа (блок 5). По найденным величинам с учетом специфики функциональной схемы критической системы вычисляют вероятности положительных и отрицательных результатов проверок блоков системы (блок 6). Согласно стандартным рабочим процедурам контроля и управления критической системой анализируют деятельность пилота (блок 7). По результатам выполненных операций вычисляют информативность системы и интенсивность деятельности пилота (блок 8), а затем по величине коэффициента интеллекта пилота, тестируемого при отработке на тренажере одной из особых ситуаций, формируют сигнал степени ситуационной осведомленности (блок 9). Данный сигнал сравнивают с пороговой величиной степени ситуационной осведомленности, которая равна коэффициенту интеллекта пилота, тестируемого в обычных условиях (блок 10). При положительной разности сигналов между вычисленным и пороговым значениями управление принимает пилот (блок 11), а при отрицательной - принимает автопилот (блок 12).The implementation of the proposed method is illustrated by the flowchart of the algorithm shown in figure 1. For a specific aircraft and crew, initial data is generated (block 1), which are recorded in the information storage and storage block (block 2), into which signals about the state of on-board systems from
Количественно ССО находят из следующей зависимости:Quantitatively, the MTR is found from the following relationship:
где SOi - степень ситуационной осведомленности пилота в критической ситуации, созданной i-й бортовой системой;where SO i - the degree of situational awareness of the pilot in a critical situation created by the i-th airborne system;
iqϕ - коэффициент интеллекта ϕ-го пилота, где ϕ=1 (КВС), 2 (второй пилот) (рабочий коэффициент интеллекта фиксируется при отработке пилотом на тренажере одной из особых ситуаций);iq ϕ is the intelligence coefficient of the ϕth pilot, where ϕ = 1 (FAC), 2 (co-pilot) (the working intelligence coefficient is fixed when one of the special situations is worked out by the pilot on the simulator);
ΣIi - суммарная информативность диагностирования всех j-х блоков i-й системы, создавшей критическую ситуацию;ΣI i - total informational content of diagnosing all j-th blocks of the i-th system that created a critical situation;
τi - интенсивность алгоритма деятельности ϕ-го пилота в процессе слежения, контроля, принятия и реализации решения по i-й системе, создавшей особую ситуацию (член экипажа, осуществляющий пилотирование, участвует в качестве консультанта).τ i is the intensity of the ϕth pilot's activity algorithm in the process of tracking, monitoring, making and implementing a decision on the i-th system that created a special situation (the pilot crew member participates as a consultant).
Зависимость учитывает: во-первых, интеллектуальный уровень членов экипажа: чем он выше, тем большее степень осведомленности, т.е. пилот-профессионал даже по минимальному объему располагаемой информации в состоянии принять правильное решение по управлению ВС в критической ситуации;Dependence takes into account: firstly, the intellectual level of crew members: the higher it is, the greater the degree of awareness, i.e. a professional pilot, even with the minimum amount of information available, is able to make the right decision on managing the aircraft in a critical situation;
во-вторых, чем больше величина суммарной информативности диагностирования системы, создавшей критическую ситуацию, тем объективнее результаты оценки технического состояния данной системы;secondly, the greater the value of the total information content of diagnosing a system that created a critical situation, the more objective the results of assessing the technical state of a given system;
в-третьих, чем меньше суммарная интенсивность алгоритма деятельности пилота в процессе слежения, контроля, принятия и реализации решения по критической системе, тем больше степень ситуационной осведомленности, так как в этом случае пилот менее загружен и вероятность совершения ошибки и принятия неправильного решения будет минимальна.thirdly, the lower the total intensity of the algorithm of pilot activity in the process of tracking, monitoring, making and implementing decisions on the critical system, the greater the degree of situational awareness, since in this case the pilot is less busy and the likelihood of making an error and making the wrong decision will be minimal.
Для количественной оценки ССО выполняют следующую последовательность операций:To quantify the MTR, the following sequence of operations is performed:
1 этап. В общем случае информативность проверки n-го блока определяется выражением [3]:
где 
qn - вероятность отказа n-го функционального блока системы из множества блоков Bw, Bw - множество блоков, оставшихся непроверенными после положительного результата проверки ∏n,q n is the probability of failure of the nth functional block of the system from the set of blocks B w , B w is the set of blocks that remained unchecked after a positive check result ∏ n ,
Bv - множество блоков, оказавшихся проверенными в результате проверки ∏n,B v is the set of blocks that turned out to be checked as a result of checking ∏ n ,
Как показано в работе [4], qn является функцией от наработки блока в процессе эксплуатации. Это объясняется снижением его надежности рn согласно зависимости [5]As shown in [4], q n is a function of the operating time of the unit during operation. This is due to a decrease in its reliability p n according to the dependence [5]
pn=еλt,p n = e λt ,
где λ - интенсивность отказа блока (паспортная величина, определяется экспериментально в процессе производства блока);where λ is the failure rate of the block (nameplate value, determined experimentally during the production of the block);
t - время наработки блока.t is the operating time of the block.
Выполнив весь комплекс проверок условно в отличие от наземных, найдем Σii - суммарную информативность диагностирования критической системы, т.е тем самым степень ее сложности.Having completed the entire complex of checks conditionally, in contrast to ground-based ones, we find Σi i - the total information content of diagnosing a critical system, i.e., thereby the degree of its complexity.
2 этап. Технология работы экипажа представляет собой последовательные действия каждого члена экипажа и графически изображается в виде технологического графика, на основании которого формируется алгоритм действий члена экипажа в рассматриваемой критической ситуации [2]. Алгоритм обычно разбивают на отдельные участки, границы которых определяются управляющими (сенсорными и сенсомоторными) воздействиями. Действия пилота являются совокупностью оперативных единиц, соответствующих таким единичным элементам информации или элементарным действиям, которые протекают целостно, одномоментно и которыми пилот пользуется для достижения поставленной цели.2 stage. The crew’s work technology is a sequential action of each crew member and is graphically depicted in the form of a technological schedule, on the basis of which an algorithm for the actions of the crew member in the critical situation under consideration is formed [2]. The algorithm is usually divided into separate sections, the boundaries of which are determined by control (sensory and sensorimotor) influences. The actions of the pilot are a set of operational units corresponding to such single elements of information or elementary actions that occur holistically, simultaneously and which the pilot uses to achieve his goal.
Интенсивность деятельности пилота рассчитывается как отношение числа оперативных единиц к продолжительности соответствующего участка или алгоритма в целом. Установлено, что допустимая величина интенсивности равна 1,66 ОЕ/с, а пороговая - 2 ОЕ/с. Общая интенсивность пилотирования составляет 1, 45 ОЕ/с. Поэтому в случае пилотирования суммарная интенсивность не должна превышать величину допустимой интенсивности, так как при этих условиях число ошибок минимально.The pilot activity intensity is calculated as the ratio of the number of operational units to the duration of the corresponding section or the algorithm as a whole. It was established that the allowable intensity value is 1.66 OE / s, and the threshold value is 2 OE / s. The total piloting intensity is 1.45 OE / s. Therefore, in the case of piloting, the total intensity should not exceed the value of the permissible intensity, since under these conditions the number of errors is minimal.
После выявления системы, создавшей критическую ситуацию, с учетом этапа полета и согласно стандартной рабочей процедуре (в которой задано число моторных и сенсомоторных операций) с учетом уровня подготовки пилота можно рассчитать интенсивность его деятельности. В отличие от методики, изложенной в работе [2] и справедливой для старых типов ВС, воспользуемся упрощенной с учетом специфики стеклянной кабины. Дело в том, что для современных типов ВС, когда информация отображается на дисплеях, выполняющих функции нескольких десятков приборов и расположенных в середине центральной приборной доски, расчет временных характеристик членов экипажа можно производить:After identifying the system that created the critical situation, taking into account the stage of flight and according to the standard operating procedure (in which the number of motor and sensorimotor operations is specified), taking into account the level of pilot training, one can calculate the intensity of his activity. In contrast to the technique described in [2] and valid for older types of aircraft, we use a simplified one taking into account the specifics of the glass cabin. The fact is that for modern types of aircraft, when information is displayed on displays that perform the functions of several dozen devices and located in the middle of the central instrument panel, the calculation of the temporal characteristics of crew members can be performed:
- при выполнении каждой сенсорной операции- during each sensory operation
β=1,1+0,05α, с,β = 1.1 + 0.05α, s,
где α - угол переноса взгляда с центра дисплея на показания прибора, характеризующего данную критическую ситуацию;where α is the angle of transfer of sight from the center of the display to the readings of the device characterizing this critical situation;
- при выполнении моторной операции - управляющих воздействий- when performing a motor operation - control actions
γ=0,9+log2S, с,γ = 0.9 + log 2 S, s,
где S - расстояние до органов управления, см.where S is the distance to the controls, see
Разделив число операций (ОЕ) на суммарную величину временных затрат операций стандартной рабочей процедуры данной критической ситуации, определим интенсивность деятельности члена экипажа:Dividing the number of operations (OE) by the total amount of time costs of operations of the standard working procedure of this critical situation, we determine the intensity of the crew member:
τi=ΣОЕ/ΣМ(Т), ОЕ/с,τ i = ΣОЕ / ΣМ (Т), ОЕ / s,
где ΣОЕ=Ni(β)+Ni(γ) - число операций,where ΣОЕ = N i (β) + N i (γ) is the number of operations,
ΣМ(Т)=Тβ+Тγ - суммарная величина временных затрат операций стандартной рабочей процедуры данной критической ситуации.ΣМ (Т) = Тβ + Тγ - the total value of the time costs of the operations of the standard working procedure of this critical situation.
3 этап. Оценка критериев IQ (пороговой величины) и iqϕ. Предлагается, по рекомендации авиационных психологов, использовать один из самых известных тестов для измерения уровня интеллектуального развития - тест Векслера (или Шкала Векслера), в частности тест "Конструирование блоков" ("Кубики Косса"), который позволяет диагностировать двигательную координацию и визуальный синтез, а также оценивать точность и время решения. Приведенные показатели весьма важны при оценке деятельности пилота. Тем более, для повышения объективности критерия в изобретении предлагается тестирование iqϕ выполнять в процессе тренажерной отработки критической ситуации, временно прервав ее, а IQ в обычных спокойных условиях.3 stage. Assessment of IQ criteria (threshold value) and iq ϕ . It is proposed, on the recommendation of aviation psychologists, to use one of the most famous tests for measuring the level of intellectual development - the Wexler test (or the Wechsler scale), in particular the test “Block Construction” (“Koss Cubes”), which allows you to diagnose motor coordination and visual synthesis, as well as evaluate the accuracy and time of the solution. The given indicators are very important when evaluating the pilot's activity. Moreover, in order to increase the objectivity of the criterion, the invention proposes testing iq ϕ to be performed in the process of simulating a critical situation, temporarily interrupting it, and IQ in normal calm conditions.
4 этап. Сравнение вычисленного значения ССО с пороговой величиной и передача управления либо экипажу, либо автопилоту.4th stage. Comparing the calculated MTR value with a threshold value and transferring control to either the crew or the autopilot.
При разработке формулы на систему был выполнен патентный поиск аналогов и выбор прототипа. Известны различные технические решения для управления ВС. В частности, известна Универсальная система управления общесамолетным оборудованием (патент RU №2263045, МПК7 В64С 13/00). Система обеспечивает выполнение функций управления общесамолетным оборудованием в режиме ручного и автоматического управления (если это предусмотрено органами управления и элементами каждой системы отдельно). Режим ручного управления осуществляется путем получения команды на выполнение циклограммы управления исполнительным механизмом самолетной системы от органов управления, находящихся в кабине. В режиме автоматического управления признаки активации циклограмм управления формируются на основе информации, принимаемой системой от самолетных систем. Ручное управление имеет более высокий приоритет, чем автоматическое управление. Однако по-прежнему основная нагрузка по распределению управления ВС возлагается на экипаж без учета интенсивности его загрузки.When developing a formula for the system, a patent search for analogues and the choice of a prototype was performed. Various technical solutions for controlling aircraft are known. In particular, the Universal Control System for General Aircraft Equipment is known (patent RU No. 2263045, IPC 7 В64С 13/00). The system provides control functions for general aircraft equipment in manual and automatic control mode (if this is provided for by the controls and elements of each system separately). The manual control mode is carried out by receiving a command to execute the control sequence diagram of the aircraft system actuator from the controls located in the cockpit. In the automatic control mode, the activation signs of control cyclograms are generated on the basis of information received by the system from aircraft systems. Manual control has higher priority than automatic control. However, as before, the main load on the distribution of control of the aircraft rests with the crew without taking into account the intensity of its load.
Из аналогов можно считать изобретение "Система поддержки экипажа в опасных ситуациях" (патент RU 2128854, G05D 1/00, опубликован 10.04.1999).), содержащая датчики, систему отображения информации, базу знаний. Недостатком данной системы является отсутствие возможности выдачи рекомендаций в случаях отсутствия в Базе знаний информации по возникшим аварийным ситуациям.Of the analogues, the invention can be considered the “Crew Support System in Dangerous Situations” (patent RU 2128854,
При разработке бортовых алгоритмов и систем в современных условиях переходят от автоматизации отдельных фрагментов сеансов функционирования ВС к автоматизации отдельных типовых ситуаций полета [6, см. стр.4-16], что учтено при выборе прототипа. Из аналогов уровня техники близким техническим решением по количеству существенных признаков в качестве прототипа системы реализации предложенного способа следует считать бортовую интеллектуальную систему управления полетом (см. [7], рис.8.1, с.389), которая включает объект управления (ВС), датчики, систему контроля полетом, анализ обстановки, контроль безопасности, принятие решения, автопилот (управляющая система), командный интерфейс, средства отображения информации, пилота (оператор), исполнительные механизмы, рабочую базу знаний, обучение. В полете активная роль пилота в управлении ВС обеспечивается благодаря наличию прямой и обратной его связи с блоком принятия решения посредством командного интерфейса, что позволяет пилоту при любой ситуации взять руководство полетом в свои руки. Однако при этом отсутствует учет влияния степени сложности возникшей ситуации (порой достаточно роль субъекта управления ВС передать автоматике) и, главное, насколько члены экипажа задействованы в обеспечении безопасности полета.When developing on-board algorithms and systems in modern conditions, they switch from automation of individual fragments of aircraft operation sessions to automation of individual typical flight situations [6, see pages 4-16], which was taken into account when choosing a prototype. From the analogues of the prior art, an onboard intelligent flight control system (see [7], Fig. 8.1, p. 389), which includes the control object (aircraft), sensors, should be considered as a close technical solution in terms of the number of essential features as a prototype of the implementation system of the proposed method , flight control system, situation analysis, security control, decision making, autopilot (control system), command interface, information display facilities, pilot (operator), actuators, working knowledge base, training e. In flight, the active role of the pilot in controlling the aircraft is ensured by the presence of direct and inverse communication with the decision block through the command interface, which allows the pilot to take control of the flight in any situation. However, this does not take into account the influence of the degree of complexity of the situation (sometimes the role of the aircraft control subject is transferred to automation) and, most importantly, how much the crew members are involved in ensuring flight safety.
Для реализации предложенной совокупности операций способа разработана в материализованном виде система обеспечения управления ВС в зависимости от величины степени ситуационной осведомленности пилота.To implement the proposed set of operations of the method, a control system for aircraft control has been developed in a materialized form, depending on the magnitude of the degree of situational awareness of the pilot.
Предлагаемая система содержит ВС, датчики, блоки системы контроля полета, анализа обстановки, контроля безопасности, принятия решений, рабочей базы знаний, обучения, командного интерфейса, системы отображения информации, исполнительных механизмов, автопилота, содержащая, кроме того, блок оценки степени ситуационной осведомленности пилота, соединенный своим входом со вторым выходом блока системы контроля полета, первым выходом блок оценки соединен со вторым входом блока анализа обстановки, вторым и третьим выходами блок оценки соединен соответственно с четвертым и пятым входами блока принятия решений, причем блок оценки степени ситуационной осведомленности пилота содержит блок регистрации допустимых значений блоков бортовых систем, блок определения выхода контролируемых параметров за допустимые значения, блок формирования текущих значений контролируемых параметров, блок регистрации времени наработки каждого блока систем, блок вычисления надежности и вероятности отказов блоков систем, блок вычисления вероятности положительного и отрицательного результата проверок блоков критической системы, блок формирования результатов регистрации текущей наработки блоков систем, блок вычисления количества и времени выполнения сенсорных и моторных операций, блок вычисления информативности критической системы и интенсивности деятельности пилота, блок вычисления степени ситуационной осведомленности пилота и блок принятия решения, соединенный своими выходами соответственно с четвертым и пятым входами блока принятия решений системы, а входом соединен с выходом блока вычисления степени ситуационной осведомленности, соединенного своим входом с выходами соответственно блока вычисления количества сенсорных и моторных операций и времени их выполнения и блока вычисления вероятности положительного и отрицательного результата проверки, соединенного своими входами с выходами блока вычисления надежности и вероятности отказа блоков бортовых систем и блока определения выхода контролируемых параметров за допустимые значения, причем вход блока вычисления надежности и вероятности отказа блоков бортовых систем соединен с выходами блока регистрации времени предыдущей наработки и блока регистрации текущей наработки блоков бортовых систем, а блок определения выхода контролируемых параметров за допустимые значения входами соединен с выходами блока регистрации допустимых значений блоков бортовых систем и блока формирования текущих значений контролируемых параметров.The proposed system contains aircraft, sensors, units of a flight control system, situation analysis, security control, decision making, a working knowledge base, training, a command interface, an information display system, actuators, an autopilot, which also contains a unit for assessing the degree of situational awareness of the pilot connected by its input to the second output of the flight control system unit, the first output of the evaluation unit is connected to the second input of the situation analysis unit, the second and third outputs of the evaluation unit are connected respectively, with the fourth and fifth inputs of the decision-making unit, and the unit for assessing the degree of situational awareness of the pilot comprises a unit for registering admissible values of units of on-board systems, a unit for determining the output of monitored parameters for permissible values, a unit for generating current values of monitored parameters, a unit for recording the operating time of each unit of systems, unit for calculating the reliability and probability of failure of system units, unit for calculating the probability of a positive and negative test result rock blocks of the critical system, a unit for generating the results of recording the current operating time of the system blocks, a unit for calculating the number and time of sensory and motor operations, a unit for calculating the information content of the critical system and the intensity of the pilot’s activity, a unit for calculating the degree of situational awareness of the pilot, and a decision making unit connected by its outputs, respectively with the fourth and fifth inputs of the decision-making unit of the system, and the input is connected to the output of the unit for calculating the degree of situational survey of ohmicity, connected by its input to the outputs, respectively, of the unit for calculating the number of sensory and motor operations and the time of their execution, and the unit for calculating the probability of a positive and negative test result, connected by its inputs to the outputs of the unit for calculating the reliability and probability of failure of the onboard systems units and the unit for determining the output of controlled parameters for permissible values, and the input of the unit for calculating the reliability and probability of failure of the on-board systems blocks is connected to the outputs of the register block the time of the previous operating time and the recording unit of the current operating time of the on-board system units, and the unit for determining the output of the monitored parameters for permissible values by the inputs is connected to the outputs of the unit for registering the allowable values of the on-board system units and the unit for generating the current values of the monitored parameters.
Сущность бортовой интеллектуальной системы управления полетом с каналами связи с блоком оценки степени ситуационной осведомленности пилота (ССО) приведена на фиг.2; функциональная схема предлагаемого блока оценки ССО показана на фиг.3; далее приведены блоки, входящие в состав блока оценки ССО: на фиг.4 представлен блок регистрации времени наработки каждого блока бортовых систем, на фиг.5 - блок регистрации допустимых значений блоков систем, на фиг.6 - блок формирования текущих значений контролируемых параметров блоков систем, на фиг.7 - блок формирования результатов регистрации текущей наработки блоков систем, на фиг.8 - блок выявления критической системы, на фиг.9 - блок вычисления надежностиThe essence of the onboard intelligent flight control system with communication channels with the unit for assessing the degree of situational awareness of the pilot (MTR) is shown in figure 2; a functional diagram of the proposed MTR assessment unit is shown in figure 3; the following are the blocks that are part of the MTR assessment unit: in Fig. 4, a unit for recording the operating time of each unit of on-board systems is shown, in Fig. 5 is a unit for recording the allowable values of system units, in Fig. 6 is a unit for generating current values of monitored parameters of system units , Fig.7 is a block for generating the results of recording the current operating time of system blocks, Fig.8 is a block for identifying a critical system, Fig.9 is a block for calculating reliability
и вероятности отказов, на фиг.10 - блок вычисления вероятности положительного и отрицательного результата проверки каждого блока критической системы, на фиг.11 - блок вычисления общего количества сенсорных и моторных операций и времени их выполнения, на фиг.12 - блок вычисления информативности критической системы и интенсивности деятельности пилота, на фиг.13 - блок вычисления степени ситуационной осведомленности пилота и на фиг.14 - блок принятия решения. and the probability of failures, FIG. 10 is a unit for calculating the probability of a positive and negative test result for each block of a critical system; FIG. 11 is a unit for calculating the total number of sensory and motor operations and their execution time; FIG. 12 is a unit for calculating the information content of a critical system and the intensity of the pilot, in Fig.13 is a unit for calculating the degree of situational awareness of the pilot and in Fig.14 is a decision block.
Бортовая интеллектуальная система управления полетом (фиг.2) включает: 1 - объект управления (ВС), 2 - датчики, 3 - систему контроля полетом, 4 - анализ обстановки, 5 - контроль безопасности, 6 - оценка степени ситуационной осведомленности пилота, 7 - принятие решения, 8 - автопилот (управляющая система), 9 - командный интерфейс, 10 - средства отображения информации, 11 - пилот (оператор), 12 - исполнительные механизмы, 13 - рабочая база знаний, 14 - обучение. Выходом 1 и входами 2, 3, 4 система соединена с блоком оценки степени ситуационной осведомленности пилота (фиг.3), который содержит: блок 1 генератор тактовых импульсов, с периодом следования Т и скважностью <<1, блок 2 регистрации допустимых значений контролируемых параметров δij (i=1…K) (j=1…L) каждого блока i-й системы, блок 3 определения выхода контролируемых параметров δij (i=1…K) (j=1…L) за допустимые значения sij (i=1…K) (j=1…L) и выявления критической системы, блок 4 формирования текущих значений контролируемых параметров Sij (i=1…K) (j=1…L) каждого блока i-й системы, блок 5 регистрации времени наработки tij (i=1…K) (j=1…L) каждого блока i-й системы к моменту очередного включения устройства, блок 6 вычисления надежности pyj (j=1…L) и вероятности отказов qyj (j=1…L) блоков у ой критической системы, блок 7 вычисления вероятности положительного и отрицательного результата проверки каждого блока y-й критической системы, блок 8 формирования результатов регистрации текущей наработки Δij (i=1…K) (j=1…L) каждого блока i-й системы, блок 9 вычисления общего количества сенсорных и моторных операций и времени их выполнения, блок 10 вычисления информативности y-й критической системы и интенсивности деятельности пилота, блок 11 вычисления степени ситуационной осведомленности пилота и блок 12 принятия решения.The onboard intelligent flight control system (Fig. 2) includes: 1 - control object (A / C), 2 - sensors, 3 - flight control system, 4 - situation analysis, 5 - safety control, 6 - assessment of the degree of situational awareness of the pilot, 7 - decision making, 8 - autopilot (control system), 9 - command interface, 10 - means of information display, 11 - pilot (operator), 12 - actuators, 13 - working knowledge base, 14 - training. The
Блок 1 генератор тактовых импульсов (фиг.3) с периодом следования Т, скважностью <<1 и с заданным периодом следования импульсов Т.
Блок 2 регистрации допустимых значений контролируемых параметров δij (i=…K) (j=1…L) каждого блока i-й системы (фиг.5) содержит L устройств приема значений контролируемых параметров 15j (j=1…L) и L устройств хранения этих параметров 16j (j=1…L).
Блок 3 определения выхода контролируемых параметров Sij (i=1…K) (j=1…L) за допустимые значения δij (i=1…K) (j=1…L) выявления критической системы (фиг.8) содержит L устройств сравнения контролируемых параметров 21j (j=1…L), счетчик количества проверенных блоков, элемент, реализующий функцию «или» 22, и 3 устройства хранения полученной информации 23, 24, 25.
Блок 4 формирования текущих значений контролируемых параметров sij (i=1…K) (j=1…L) каждого блока i-й системы (фиг.6) содержит L устройств приема текущих значений контролируемых параметров 17j (j=1…L) и L устройств хранения этих параметров 18j (j=1…L).
Блок 5 регистрации времени наработки tij (i=1…K) (j=1…L) каждого блока i-й системы к моменту очередного включения устройства (фиг.4) содержит L устройств приема значений времени наработки блоками 13j (j=…L) и L устройств хранения этих значений 14j (j=1…L).
Блок 6 вычисления надежности pyj (j=1…L) и вероятности отказов qyj (j=1…L) блоков у-й критической системы (фиг.9) содержит L устройств вычисления надежности блоков с учетом времени наработки рij:=e-λ(t[i,j]+Δ[i,j]) 26j (j=1…L), L устройств вычисления вероятности отказов qij:=1-рij у-й критической системы 27j (j-1…L) и L устройств хранения полученных значений вероятности отказов 28j (j=1…L).
Блок 7 вычисления вероятности положительного p+ и отрицательного p- результата проверки каждого блока y-й критической системы (фиг.10) содержит L устройств вычисления вероятности 29j (j=1…L), счетчик, определяющий подключение устройств для вычисления положительного или отрицательного результата проверки блоков, сумматор, определяющий значения вычисления вероятности положительного или отрицательного результата проверки и 2 устройства хранения полученных значений 30, 31.
Блок 8 формирования результатов регистрации текущей наработки Δij (i=1…K) (j=1…L) каждого блока i-й системы после включения устройства (фиг.7) содержит L устройств приема значений текущей наработки каждого блока i-й системы 19j (j=1…L) и L устройств хранения этих параметров 20j (j=1…L).
Блок 9 вычисления общего количества сенсорных и моторных операций и времени их выполнения (фиг.11) содержит 4 устройства хранения исходной информации 32, 34, 35, 37, сумматор, вычисляющий значение ОЕу, 2 устройства, вычисляющих время выполнения сенсорных и моторных операций 33, 36 и еще один сумматор вычисляющий общее время Му(Т).
Блок 10 вычисления информативности у-й критической системы и интенсивности деятельности пилота (фиг.12) содержит 2 устройства вычисления информативности у-й системы 38, 39 и сумматор, вычисляющий полученные на предыдущем шаге значения информативности, 2 устройства хранения полученных значений сенсорных и моторных операций и времени их выполнения 40, 42 и устройство, вычисляющее интенсивность деятельности пилота 41.
Блок 11 вычисления степени ситуационной осведомленности пилота (фиг.13) содержит 3 устройства хранения исходной информации 43, 44, 45 и 2 умножителя, вычисляющих степень ситуационной осведомленности пилота SO.
Блок 12 принятия решения (фиг.14) содержит 2 блока хранения исходной информации 46, 48 и устройство, определяющее передачу управления пилоту или автопилоту 47.The decision block 12 (Fig. 14) contains 2 blocks for storing
Система работает по следующей схеме. Полученная информация о динамике ВС 1 фиг.2 и техническом состоянии бортовых систем с датчиков 2 поступает для сбора и регистрации в систему контроля полетом 3. Блок анализа обстановки 4 на основе сенсорной информации с датчиков 2 и отображаемой системой контроля 3 выделяет ситуации, существенные с точки зрения принятия решений, и на основании результатов прогноза оценивает степень их опасности. Блок контроля безопасности 5 прогнозирует развитие ситуаций, способствуя упреждению принятия правильных решений до момента появления реальных угроз. Одновременно полученная информация от системы контроля 3 поступает на вход блока оценки степени ситуационной осведомленности пилота 6, выходы которого соединены с блоком анализа обстановки 4 и блоком принятия решений 7, что способствует, во-первых, повышению объективности результатов прогноза и, во-вторых, рациональному распределению функций управления ВС либо посредством автопилота 8, либо благодаря наличию блоков командного интерфейса 9 и системы отображения пилотажной информации 10 посредством пилота 11, что, в конечном счете, позволяет воздействовать на исполнительные механизмы 12. Рабочая база знаний 13 содержит формируемые варианты управлений, которые могут изменяться и уточняться по мере обновления текущей информации. Блок обучения 14 обеспечивает формирование или коррекцию баз знаний, используемых в блоке анализа обстановки 4. Командный интерфейс 9 выполняет взаимодействие пилота 11 с ВС 1, с одной стороны, а, с другой стороны, путем воздействия на ВС 1 и его системы при помощи различных средств и органов управления 12. При этом обеспечивается активная роль пилота 11 в управлении ВС благодаря наличию прямой и обратной его связи с блоком принятия решения 7, что позволяет пилоту при любой ситуации взять руководство полетом в свои руки.The system operates as follows. The obtained information about the dynamics of the
Блок оценки ССО работает следующим образом.MTR assessment unit works as follows.
При включении блока запускается начальная процедура, которая предложит ввести IQ и iq пилота, затем сформирует матрицу допустимых значений δij (i=1…К) (j=1…L) и матрицу времени наработки tij(i=1…К) (j=1…L) каждого блока всех систем. Введет для каждой системы время выполнения сенсорной операции βi (i=1…K), время выполнения моторной операции γi (i=1…K), число сенсорных операций Ni(β) и число моторных операций Ni(γ). Определит SOпорог=IQ, определит интенсивность отказов (считаем величиной постоянной) λ=10-5. Сохранение перечисленных величин реализуется, например, с помощью запоминающих устройств вычислительных машин (см. Справочник по радиоэлектронике в трех томах. Под общей ред. проф., докт. техн. наук А.А.Куликовского. Том 3, Энергия», 1970, стр.340-354).When the unit is turned on, the initial procedure is launched, which prompts you to enter the pilot’s IQ and iq, then forms the matrix of permissible values δ ij (i = 1 ... K) (j = 1 ... L) and the operating time matrix t ij (i = 1 ... K) ( j = 1 ... L) of each block of all systems. For each system, it will enter the time of the sensory operation β i (i = 1 ... K), the time of the motor operation γi (i = 1 ... K), the number of sensory operations N i (β) and the number of motor operations N i (γ). Determines the SO threshold = IQ, determines the failure rate (we consider the value constant) λ = 10 -5 . The conservation of the listed values is realized, for example, using the storage devices of computers (see the Handbook of Radio Electronics in three volumes. Under the general editorship of Prof., Doctor of Technical Sciences A.A. Kulikovsky.
После включения устройства начинается постоянная циклическая проверка всех блоков всех систем. Управляет циклом проверки блоков генератор тактовых импульсов с периодом следования Т, скважностью <<1 и с заданным периодом следования импульсов Т.After turning on the device, a constant cyclic check of all blocks of all systems begins. The cycle generator is controlled by a clock pulse generator with a repetition period T, a duty cycle of << 1 and a predetermined repetition period of pulses T.
Блок 5 (фиг.4) и блок 2 (фиг.5) с выхода блока 3 «Системы контроля полетом» «Бортовой интеллектуальной системы управления полетом» (фиг.2) по шине данных получают последовательно блок за блоком данные из уже сформированных матриц времени наработки каждого блока tij (i=1…K) (j=1…L) и допустимых значений каждого блока δij (i=1…K) (j=1…L) и сохраняют полученные данные во внутренней памяти 14j (j=1…L) и 16j (j=1…L), соответственно.Block 5 (Fig. 4) and block 2 (Fig. 5) from the output of
Блоки 4 (фиг.6) и 8 (фиг.7) с выхода блока 3 «Системы контроля полетом» «Бортовой интеллектуальной системы управления полетом» (фиг.2) по шине данных считывают последовательно блок за блоком текущие значения контролируемых параметров sij (i=1…K) (j=1…L) и результат регистрации текущей наработки Δij (i=1…K) (j=1…L) каждого блока i-й системы и сохраняют полученные данные во внутренней памяти 18j (j=1…L) и 20j (j=1…L), соответственно.Blocks 4 (FIG. 6) and 8 (FIG. 7) from the output of
Блок 9 с выхода блока 3 «Системы контроля полетом» «Бортовой интеллектуальной системы управления полетом» (фиг.2) по шине данных получает уже сформированные по каждой i-й системе данные времени выполнения сенсорной операции βi, времени выполнения моторной операции γi число сенсорных операций Ni(β) и число моторных операций Ni(γ). Полученные данные сохраняются во внутренней памяти 34, 37, 32, 35, соответственно.
Сформированные данные допустимых значений каждого блока i-й системы δij (i=1…K) (j=1…L) и данные текущих значений контролируемых параметров каждого блока i-й системы sij (i=1…К) (j=1…L) с выходов блоков 2 (фиг.5) и 4 (фиг.6) последовательно блок за блоком подаются на вход блока 3 (фиг.8), где в каждом из L устройств 21j (j=…L) происходит сравнение 2-х входящих величин. Если при этом сравнении δij-sij<0, т.е. контролируемый параметр sij вышел за пределы допустимого, то на выходе соответствующего устройства 21j (j=1…L) (фиг.8), будет сформирована логическая «1», на выходе остальных устройств сохраниться логический «0». Выходы всех 21j (j=1…L) устройств поданы на элемент, реализующий функцию «или» и при появлении на входе этого элемента хотя бы одной логической «1», на выходе этого элемента тоже появится логическая «1», и это говорит о том, что выявлена критическая система (y=i), номер которой фиксируется во внутренней памяти устройства 23. Проверка блоков систем останавливается. Счетчик в блоке 3 (фиг.8) фиксирует j-й блок у-й системы и сохраняет во внутренней памяти количество проверенных блоков Dy, устройство 25, и количество оставшихся не проверенными блоков у-й системы Fy, устройство 24. Если i-я система не выявлена, как критическая, то проверка блоков циклически продолжается.The generated data of the permissible values of each block of the i-th system δ ij (i = 1 ... K) (j = 1 ... L) and the data of the current values of the controlled parameters of each block of the i-th system s ij (i = 1 ... K) (j = 1 ... L) from the outputs of blocks 2 (Fig. 5) and 4 (Fig. 6) sequentially block by block are fed to the input of block 3 (Fig. 8), where in each of the L devices 21 j (j = ... L) occurs comparison of 2 input quantities. If, in this comparison, δ ij -s ij <0, i.e. the controlled parameter s ij is beyond the acceptable range, then at the output of the corresponding device 21 j (j = 1 ... L) (Fig. 8), a logical “1” will be generated, and a logical “0” will be saved at the output of the remaining devices. The outputs of all 21 j (j = 1 ... L) devices are fed to an element that implements the “or” function and when at least one logical “1” appears at the input of this element, a logical “1” also appears at the output of this element, and this says that a critical system (y = i) has been identified, the number of which is fixed in the internal memory of
При выявлении у-й критической системы ее номер сохраняется во внутренней памяти 23 и появление логической «1» на выходе устройства 23 (фиг.8) является стартовым импульсом для начала проверки выявленной у-й критической системы. На входы устройств 26j (j=…L) блока 6 (фиг.9) подаются сигналы, сформированные в блоках 5 и 8, tyj (j=1…L) (фиг.4) и Δyj (j=1…L) (фиг.7). По управляющему импульсу значения времени наработки tyj (j=1…L) и результат регистрации текущей наработки Δyj (j=1…L) всех блоков у-й критической системы поступают в устройства вычисления надежности блоков критической системы pyj=e-λ(t[y,j]+Δ[y,j]) 26j (j=1…L) (фиг.9). С выходов блоков 26j (j=1…L) полученные значения надежности блоков критической системы pyj (j=1…L) поступают на вход устройств вычисления вероятности отказов блоков критической системы qyj=1-pyj 27j (j=1…L) (фиг.9). Полученные значения вероятности отказов блоков критической системы qyj (j=…L) сохраняются во внутренней памяти, устройства 28j (j=1…L).When the yth critical system is detected, its number is stored in the
Вычисления вероятности положительного p+ и отрицательного p- результата проверки каждого блока критической системы, блок 7 (фиг.10), происходит в два этапа. Полученные в блоке 6 (фиг.9) значения вероятности отказов блоков критической системы qyj (j=1…L) поданы на входы устройств вычисления p+=Σqyj (j=1…Fy) и p-=Σqyj (j=1…Dy), устройства 29j (j=1…L) (фиг.10). На первом этапе по управляющему импульсу и по выставленному значению счетчика, определяющему множество проверенных и не проверенных блоков критической системы Dy+Fy=Ly, подведенные ко входу устройств 29j (j=1…L) значения qyj (j=l...L) поступают в те устройства, которые определяют множества Dy и с выходов этих устройств они поступают на сумматор, где значения выбранных устройств складываются и сохраняются во внутренней памяти, устройство 31 (фиг.10). Второй этап. Появление значения р- на устройстве внутренней памяти 31 выдает управляющий импульс на счетчик, который выставляет разрешающие предустановки на те устройства, которые определяют множества Fy и вырабатывает управляющий импульс для подачи входных значений qyj (j=1…L) в выбранные устройства 29j (j=1…L). С выходов этих устройств значения поступают на сумматор, где значения выбранных устройств складываются и сохраняются во внутренней памяти, устройство 30 (фиг.10).Calculations of the probability of a positive p+ and negative p- The result of checking each block of the critical system, block 7 (Fig. 10), occurs in two stages. Obtained in block 6 (Fig.9), the values of the probability of failure of blocks of the critical system qyj (j = 1 ... L) are fed to the inputs of the calculation devices p+= Σqyj (j = 1 ... Fy) and p-= Σqyj (j = 1 ... Dy), devices 29j (j = 1 ... L) (Fig. 10). At the first stage, by the control pulse and by the set counter value, which determines the set of checked and unverified blocks of the critical system Dy+ Fy= Lyconnected to the input of devices 29j (j = 1 ... L) the values of qyj (j = l ... L) enter those devices that define the sets Dy and from the outputs of these devices they go to the adder, where the values of the selected devices are added and stored in the internal memory, device 31 (figure 10). Second phase. The appearance of the p value- on the
Вычисление общего количества сенсорных и моторных операций и время их выполнения, блок 9 (фиг.11), происходит следующим образом. При выявлении критической системы y=i сформированные данные времени выполнения сенсорной операции βУ, времени выполнения моторной операции γу, число сенсорных операций Ny(β) и число моторных операций Ny(γ) по шине данных введены во внутреннюю память блока 9 34, 37, 32, 35 (фиг.11). По управляющему импульсу данные с устройств 32 и 34 (фиг.11) подаются на блок вычисления Тβ=Ny(β)*βy 33 (фиг.11), а данные с устройств 35 и 37 (фиг.11) подаются на блок вычисления Тγ=Nγ(γ)*γу 36 (фиг.11). Полученные в устройствах 33 и 36 данные поступают на сумматор, где значения складываются и на выходе сумматора получаем значение МУ(Т) - время выполнения общего числа сенсорных и моторных операций, которое сохраняется во внутренней памяти устройства 40 блока 10 (фиг.12). Одновременно с этим в сумматоре блока 9 (фиг.11) происходит суммирование значений общего количества сенсорных и моторных операций у-й критической системы Ny(β) и Ny(γ). Полученное значение ОЕу сохраняется во внутренней памяти устройства 42 блока 10 (фиг.12).The calculation of the total number of sensory and motor operations and their execution time, block 9 (Fig.11), is as follows. When the critical system y = i is detected, the generated data of the time of the sensory operation β Y , the time of the motor operation γ y , the number of sensory operations N y (β) and the number of motor operations N y (γ) via the data bus are entered into the internal memory of
Вычисление информативности у-й критической системы Iу и интенсивность деятельности пилота τу происходит следующим образом. Сохраненные во внутренней памяти блока 7, в устройстве 30 значение p+ и в устройстве 31 значение p- (фиг.10), выставлены на входы устройств вычисления информативности y-й критической системы 38 и 39 блока 10 (фиг.12) и по управляющему импульсу в блоке 38 происходит вычисление значения p+log2p+, а в блоке 39 происходит вычисление значения p-log2p-, с выхода устройств 38 и 39 полученные значения поступают на сумматор, где они складываются и полученное значение информативности у-й критической системы Iу сохраняется в устройстве внутренней памяти 44 блока 11 (фиг.13). Одновременно с этим значения МУ(Т) и ОЕу (фиг.12) сохраненные в устройствах 40 и 42, по управляющему импульсу поступают в устройство 41 (фиг.12) вычисления интенсивности деятельности пилота τу=ОЕу/Му(Т). С выхода устройства 41 (фиг.12) полученное значение ту сохраняется в устройстве 45 блока 11 (фиг.13).The calculation of the information content of the ith critical system I y and the pilot activity intensity τ y occurs as follows. The p + value stored in the internal memory of
Степень ситуационной осведомленности пилота вычисляется в блоке 11 (фиг.13). В устройстве 41 на старте циклической проверки блоков всех систем сохранен параметр iq пилота. В устройстве 44 и 45 сохранены, соответственно, Iy - информативность у-й критической системы и τу - интенсивность деятельности пилота. По управляющим импульсам в первом умножителе вначале перемножаются iq*Iу. При появлении результата на выходе первого умножителя выдается импульс на работу второго умножителя в котором происходит окончательное вычисление SO=iq*Iy/τy. Полученное в блоке 11 значение SO сохраняется в устройстве 46 блока 12 (фиг.14).The degree of situational awareness of the pilot is calculated in block 11 (Fig.13). In the
В устройстве 48 блока 12 (фиг.14) на старте циклической проверки блоков всех систем сохранен параметр SOпорог=IQ пилота, введенному при старте работы системы. По управляющему импульсу значения с выходов устройств 46 и 48 поступают в устройство принятия решения в котором происходит сравнение значений SO и SOпорог. Если SO>SOпорог, то управляет пилот, иначе управляет автопилот. С выхода устройства 47 (фиг.14) сигналы пилот и автопилот подаются на вход блока 7 «Принятие решений» бортовой интеллектуальной системы управления полетом (фиг.2).In the
Устройства, отображенные в функциональной схеме блока Оценки степени ситуационной осведомленности пилота, построены на стандартных схемах, применяемых в радиоэлектронике (см. Справочник по радиоэлектронике в трех томах. Под общей ред. Проф., докт. Техн. Наук. А.А.Куликовского, т.3, «Энергия», 1970.The devices displayed in the functional block diagram of the Pilot Situational Awareness Assessment unit are built on standard circuits used in radio electronics (see the Handbook of Radio Electronics in three volumes. Under the general editorship of Prof., Doctor of Technical Science. A.A. Kulikovsky, t.3, "Energy", 1970.
Таким образом, реализация предлагаемого способа путем расширения функциональных возможностей бортовой интеллектуальной системы управления ВС позволяет разрешить, по словам отца кибернетики Норберта Винера, одну из величайших проблем современности - проблему распределения функций управления, в частности, воздушного судна между пилотом и автопилотом.Thus, the implementation of the proposed method by expanding the functionality of the aircraft's onboard intelligent control system allows solving, according to the father of cybernetics Norbert Wiener, one of the greatest problems of our time - the distribution of control functions, in particular, of an aircraft between a pilot and an autopilot.
ЛитератураLiterature
1. Словарь бизнес-терминов. Академик. ру. 2001.1. Dictionary of business terms. Academician. RU. 2001.
2. Коваленко Г.В., Микинелов А.Л., Чепига В.Е. Летная эксплуатация: учебное пособие для вузов гражданской авиации. – М.: Машиностроение, 2007. - 416 с.2. Kovalenko G.V., Mikinelov A.L., Chepiga V.E. Flight Operation: A manual for civil aviation universities. - M.: Mechanical Engineering, 2007 .-- 416 p.
3. Кирилкин B.C. Диагностирование технических систем: учебное пособие для слушателей и курсантов института. - Л.: ВИКИ им. А.Ф.Можайского, 1986. - 237 с.3. Kirilkin B.C. Diagnosis of technical systems: a manual for students and cadets of the institute. - L .: VIKI them. A.F. Mozhaysky, 1986.- 237 p.
4. Зюба Т.В., Кирилкин М.В. Принцип диагностирования систем с учетом наработки элементов на отказ // Датчики и системы, №10, 2003. С.5…7.4. Zyuba T.V., Kirilkin M.V. The principle of diagnosing systems taking into account the operating time of elements to failure // Sensors and systems, No. 10, 2003. P.5 ... 7.
5. Биргер И.А. Техническая диагностика. - М.: «Машиностроение», 1978. - 240 с.5. Birger I.A. Technical diagnostics. - M.: "Engineering", 1978. - 240 p.
6. Федунов Б.Е. Интеллектуальные системы пилотируемых ЛА // Бортовые интеллектуальные системы. 4.1. Авиационные системы. Сб. статей. - М.: Радиотехника, 2006. - 104 с.6. Fedunov B.E. Intelligent systems of manned aircraft // Onboard intelligent systems. 4.1. Aviation systems. Sat articles. - M .: Radio engineering, 2006. - 104 p.
7. Нейрокомпьютеры в авиации (самолеты )/ Под ред. В.И.Васильева, Б.Г.Ильясова, С.Т.Кусимова. Кн. 14: Учеб. пособие для ВУЗов. - М.: Радиотехника, 2003. - 496 с.7. Neurocomputers in aviation (aircraft) / Ed. V.I. Vasilieva, B.G. Ilyasova, S.T. Kusimova. Prince 14: Textbook allowance for universities. - M.: Radio Engineering, 2003 .-- 496 p.
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107571A RU2606153C2 (en) | 2013-02-20 | 2013-02-20 | Method of distribution of functions of aircraft control and system for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107571A RU2606153C2 (en) | 2013-02-20 | 2013-02-20 | Method of distribution of functions of aircraft control and system for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013107571A RU2013107571A (en) | 2014-08-27 |
| RU2606153C2 true RU2606153C2 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=51456005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013107571A RU2606153C2 (en) | 2013-02-20 | 2013-02-20 | Method of distribution of functions of aircraft control and system for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2606153C2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PT3304767T (en) * | 2015-06-01 | 2020-03-09 | Sita Information Networking Computing Uk Ltd | Method and system for monitoring aircraft status |
| CN111240350A (en) * | 2020-02-13 | 2020-06-05 | 西安爱生无人机技术有限公司 | Unmanned aerial vehicle pilot dynamic behavior evaluation system |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109316C1 (en) * | 1994-12-29 | 1998-04-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Тульский левша" | Combined control system with dynamic modified circuit |
| RU2114456C1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-06-27 | Илья Израильевич Лернер | Method and device for avoiding critical operation modes of operator-object system |
| RU2373561C2 (en) * | 2007-03-26 | 2009-11-20 | Закрытое акционерное общество Главное Управление Научно-Производственное Объединение "Стройтехавтоматика" | Multipurpose intelligent automated system for group remote control of potentially dangerous dynamic objects, fitted with mechanisms for supporting activity of operators |
| RU89257U1 (en) * | 2009-09-14 | 2009-11-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | DISTRIBUTED INFORMATION-MANAGEMENT SYSTEM BASED ON INTELLIGENT SENSORS |
| WO2012024401A2 (en) * | 2010-08-17 | 2012-02-23 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Intelligent drug and/or fluid delivery system to optimizing medical treatment or therapy using pharmacodynamic and/or pharmacokinetic data |
-
2013
- 2013-02-20 RU RU2013107571A patent/RU2606153C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109316C1 (en) * | 1994-12-29 | 1998-04-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Тульский левша" | Combined control system with dynamic modified circuit |
| RU2114456C1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-06-27 | Илья Израильевич Лернер | Method and device for avoiding critical operation modes of operator-object system |
| RU2373561C2 (en) * | 2007-03-26 | 2009-11-20 | Закрытое акционерное общество Главное Управление Научно-Производственное Объединение "Стройтехавтоматика" | Multipurpose intelligent automated system for group remote control of potentially dangerous dynamic objects, fitted with mechanisms for supporting activity of operators |
| RU89257U1 (en) * | 2009-09-14 | 2009-11-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | DISTRIBUTED INFORMATION-MANAGEMENT SYSTEM BASED ON INTELLIGENT SENSORS |
| WO2012024401A2 (en) * | 2010-08-17 | 2012-02-23 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Intelligent drug and/or fluid delivery system to optimizing medical treatment or therapy using pharmacodynamic and/or pharmacokinetic data |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013107571A (en) | 2014-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3229187B1 (en) | On-board structural load assessment of an aircraft during flight events | |
| RU2688564C2 (en) | Systems and methods of detecting failures when determining spatial position based on air signals and aircraft control settings | |
| Huey et al. | Quantitative modeling of human performance in complex, dynamic systems | |
| Parks et al. | Workload prediction, diagnosis, and continuing challenges | |
| CN104274192A (en) | Computer-Aided System Detecting Operator Fatigue (CASDOF) | |
| RU2128854C1 (en) | System of crew support in risky situations | |
| RU2606153C2 (en) | Method of distribution of functions of aircraft control and system for its implementation | |
| EP2722822A2 (en) | Platform health monitoring system | |
| Gorelik et al. | Method for assessing the influence of psychophysical state of drivers on control safety based on monitoring of vehicle movement parameters | |
| RU2559401C1 (en) | Diagnostic of aircraft service systems operating conditions | |
| Dzhuma et al. | Revealing the regularities related to the professional activities of the air traffic controller of airport traffic control tower | |
| Carlin et al. | Modeling pilot state in next generation aircraft alert systems | |
| Shmelova et al. | Models of personality and activities of remotely piloted aircraft system's operator | |
| RU2263973C1 (en) | Pilotage-and-training complex | |
| RU2743958C1 (en) | Method for engineering-psychological assessment of similarity of control objects based on analysis of interaction characteristics "pilot-aircraft" | |
| RU2006958C1 (en) | Predicting system for estimating pilot for aviation trainer | |
| RU2179744C1 (en) | System for preparation of data for analysis of piloting results | |
| Carroll et al. | Recommended Training Practices to Prepare Pilots to Cope with Information Conflicts | |
| Robinson | Naval Aviation Squadron Risk Analysis Predictive Bayesian Network Modeling Using Maintenance Climate Assessment Survey Results | |
| Froyuk | Impact of reliability parameters on residual life of avionics | |
| Rassokha | Decision-making process during simulator training of air traffic controller. | |
| Friedrich et al. | Human–Machine Interface Design for Monitoring Safety Risks Associated with Operating Small Unmanned Aircraft Systems in Urban Areas. Aerospace 2021, 8, 71 | |
| Mosier et al. | Achieving coherence: Meeting new cognitive demands in technological systems | |
| Gorbachev | Laws of Aircraft Flight Parameter Under Avionics Failures | |
| Kurdel et al. | Development of System for Selecting Suitable Landing Location Inside the Local Hazard Area |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170221 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180524 |