Автореферат (Системный анализ, онтологический синтез и технологические средства обработки информации в процессах принятия решений при оперативном управлении полетом объектов космической техники с Земли)

На правах рукописиУДК 629.78Матюшин Максим МихайловичСистемный анализ, онтологический синтез и технологические средстваобработки информации в процессах принятия решений при оперативномуправлении полетом объектов космической техники с ЗемлиСпециальность: 05.13.01 - Системный анализ, управлениеи обработка информации (Авиационная и ракетно-космическая техника)Авторефератдиссертации на соискание учёной степенидоктора технических наукМосква2013Работа выполнена в Московском авиационном институте(национальном исследовательском университете)Научный консультант:Член-корр. РАН, доктор технических наук, профессор Соловьев ВладимирАлексеевич, Ракетно-космическая корпорация «Энергия», первый заместитель генерального конструктораОфициальные оппоненты:доктор технических наук, профессор Виттих Владимир Андреевич, Институтпроблем управления сложными системами РАН, научный советникдоктор технических наук, профессор Евдокименков Вениамин Николаевич,Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), профессор кафедры «Информационно-управляющие комплексы»доктор физико-математических наук Чхартишвили Александр Гедеванович,Институт проблем управления им.

В.А. Трапезникова РАН, главный научныйсотрудникВедущая организация:Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш), 141070, Московская область, г.Королёв, ул.Пионерская, д.4Защита диссертации состоится 12 декабря 2013 года в 15:00 на заседании диссертационного совета Д 212.125.12 в Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете, МАИ) по адресу: 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д.

4.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского авиационногоинститута (национального исследовательского университета, МАИ) по адресу:125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4.Автореферат разослан " 11 " сентября 2013 г.Отзывы, заверенные печатью, просьба высылать по адресу: 125993, г. Москва,А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4, МАИ, Ученый совет МАИ.Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.125.12,кандидат технических наук, доцентВ.В. Дарнопых2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы.

В настоящее время на развитие процессов управления космическими полетами оказывают значительное влияние две взаимосвязанные тенденции. С одной стороны наблюдается устойчивое возрастаниеобъемов информации, необходимой для управления полетом объектами космической техники (ОКТ) со стороны центров управления полетом (ЦУП). Сдругой стороны имеется тенденция объединения различных ОКТ и их ЦУПовв рамках единой наземно-космической системы направленной на достижениенекоторого комплексного вектора целей.

Обе эти тенденции обусловлены объективными требованиями повышения эффективности, надежности, гибкостиуправления космическими полетами.В трудах В.А. Соловьева, А.С. Елисеева, В.Е. Любинского, рассматриваясовременные и перспективные методы теории управления космическими полетами, в качестве одним из основных факторов, обеспечивающих безопасное,надежное, эффективное управление полетом объекта космической техники(ОКТ), выделяется оптимальное решение, принимаемое ответственными специалистами группы управления полетом ОКТ. Решение выражается в планах,методиках, указаниях экипажу, управляющих воздействиях на бортовые системы и т.д. Оно направляет все действия автоматизированной системы управления полетом ОКТ для достижения целей полета.Указанные тенденции достаточно сильно оказывают влияние на решения,принимаемые в ходе управления космическими полетами. Так в первом случаедля принятия решения требуется обработка и анализ возрастающего объемаинформации, поступающего с борта ОКТ.

Так, например, при управлениикосмическим кораблем «Восток», необходимо было анализировать около 400телеметрических параметров, а при управлении полетом Российского сегментаМеждународной космической станции – более 80 000 телеметрических параметров. В свою очередь это служит предпосылкой для более глубокой дифференциации предметных областей управления космическими полетами, т.е. дляпринятия решений каждый из специалистов управления полетом должен «погружаться» все более глубоко в «свою» предметную область.С другой стороны, надежность и эффективность функционирования наземно-космической системы, объединяющей несколько ОКТ и ЦУПов (группуправления ОКТ) и обладающей в полной мере свойствами распределеннойсистемы управления, требуют, чтобы решения, принимаемые в рамках такойсистемы, были согласованы множеством различных специалистов.

В своюочередь это служит предпосылкой для расширения охвата предметных областей специалистов, т.е. для принятия решения все специалисты должны бытьспособны образовать некое единое информационное поле.Таким образом, возникает противоречие между требованием углубленияпредметных областей специалистов, участвующих в управлении космическими полетами и требованием расширения охвата предметных областей. Проблема, порождаемая данным противоречием, в общем случае решается разне3сением во времени и последовательным решением задач управления космическими полетами.

Т.е. специалисты различных ЦУПов сначала работают каждый в своей предметной области, затем с помощью ряда заранее выработанных алгоритмов действия согласовывают результаты и принимают совместноерешение.Ситуация коренным образом меняется в случае оперативного управленияполетом ОКТ. Так принятие решений при оперативном управлении полетомОКТ характеризуется высоким динамизмом процессов управления полетом,повышенным уровнем неопределенности ситуации управления, большим объемом данных, которые необходимо переработать.

Особенно это характернодля парирования различных нештатных ситуаций на борту ОКТ.Обе рассматриваемые тенденции начинают в этом случае оказывать значительное влияние. Разрешение проблемы, порождаемой столкновением этихтенденций, путем разнесения процесса принятия решения по временной осиневозможно, поскольку для оперативного управления полетом характерен жесткий лимит времени. В тоже время последствия отсутствия решения этойпроблемы, проявляющиеся в виде срыва ответственных заданий, выполняющихся в ходе оперативного управления полетом ОКТ, повреждения или потери ОКТ, гибели экипажа ОКТ, безусловно, способно оказать влияние на престиж и общий уровень технического развития и обороноспособности страны.С учетом изложенного выше, решение проблемы принятия решений в условиях увеличения сложности оперативного управления полета по причинеувеличения объемов информационного обмена ЦУП и ОКТ и проявлениясвойств распределенного управления следует признать актуальным.

Решениеданной проблемы может быть осуществлено на базе разработки, совершенствования и развития методических основ, автоматизированных методов и технологических средств обработки информации, используемой специалистами входе принятия решений при оперативном управлении полетом ОКТ.Для решения проблемы были проведены комплексные исследования. Исследования выполнялись в процессе решения научных и практических задач входе управления полетом Российским сегментом Международной космической станции.Объектом диссертационного исследования является процесс оперативного управления полетом ОКТ.Предмет исследований – модели, методы и технологические средства обработки информации при поддержке принятия решений в ходе оперативногоуправления полетом.Целью исследования является повышение безошибочности оперативногоуправления космическим полетом путем разработки теоретических основ ипрактических средств обработки информации при поддержке принятия решений в процессе организации, реализации и анализа оперативного управленияобъектами космической техники.4Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие основные задачи:1.

Разработать методологическую базу в виде концепции организацииподготовки и функционирования активных элементов (акторов) оперативногоуправления полетом ОКТ.2. Разработать принципы построения системы организации функционирования активных элементов (акторов) оперативного управления полетомОКТ. Эта система включает в себя: структурную организацию процессовфункционирования активных элементов, поддержку решений в ходе функционирования активных элементов, анализ процесса функционирования активныхэлементов, в основе системы лежат онтологические модели.3.