Автореферат (Разработка системы поддержки принятия решения при обеспечении безопасности космонавтов в длительном космическом полете)

На правах рукописиЛитвина Дарья ВладимировнаРАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ КОСМОНАВТОВВ ДЛИТЕЛЬНОМ КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕСпециальности 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации(авиационная и ракетно-космическая техника),05.26.02. Безопасность в чрезвычайных ситуациях(авиационная и ракетно-космическая техника)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМОСКВА, 2017Работа выполнена в ФГБОУ ВО «Московском авиационном институте(национальном исследовательском университете)»Научный руководитель:Строгонова Любовь Борисовнадоктор технических наук, профессорНаучный консультант:Евдокименков Вениамин Николаевичдоктор технических наук, профессорОфициальные оппоненты:Успенский Георгий Романовичзаместитель начальника комплекса 13 ФГУП«Центральныйнаучно-исследовательскийинститут машиностроения», доктор техническихнаук, профессор, академик Российской академиикосмонавтики К.Э.

ЦиолковскогоВекшина Анна Борисовнакандидат технических наук, главный специалистПАО «Компания «Сухой»Ведущая организация:ПАО«Ракетно-космическаякорпорация«Энергия» имени С.П. Королёва»Защита состоится «27» декабря 2017 г. в 10:00 часов на заседании диссертационногосовета Д 212.125.12 в Федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего профессионального образования «Московский авиационный институт(национальный исследовательский университет)» по адресу: 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3,Волоколамское шоссе, д. 4.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «МАИ (НИУ)» и насайте www.mai.ru.Автореферат разослан «_____» ________________2017 г.Отзывы, заверенные печатью, просим высылать по адресу: 125993, г.

Москва, А-80,ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4., Ученый совет МАИ.Ученый секретарьДиссертационного совета Д 212.125.12А.В. Старков3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. Успешное выполнение программы полётазависит от физического состояния членов экипажа в экстремальных условиях длительногокосмического полёта (ДКП). Причинами возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) могутявляться как технический, так и человеческий факторы. По данным из работ Овчарова В.Е.около 60-80% нештатных ситуаций - результат ошибки экипажа. Важнейшей задачей, в связис увеличением продолжительности космического полета, стало обеспечение безопасностиэкипажа в условиях негативных факторов ДКП.

К настоящему времени Григорьев А.И. иЕгоров А.Д. (1999 г.) обобщили, накопленный опыт, который заложен в принципетелеметрических систем, основанных на сборе данных для получения поддержки принятиярешения по предупреждению ЧС с Земли.Существующая система медицинского обеспечения (СМО) и средства медицинскогоконтроля (СМК) состояния космонавтов являются частью комплекса систем обеспеченияжизнедеятельности космонавтов (КСОЖ). Негативные факторы космического полета кдругим планетам оказывают отрицательное влияние на здоровье космонавтов, вследствиечего необходимо осуществлять контроль физиологических параметров, регистрируямалейшие изменения в состоянии с помощью совокупности медико-технических устройствдля предупреждения внештатных ситуаций.

При межпланетном полете связь соспециалистами ЦУПа в режиме реального времени невозможна, поэтому требуетсясовершенствование существующей системы медицинского обеспечения и разработкасистемы поддержки принятия решения (СППР) бортового специалиста.В диссертационном исследовании автоматизированная оценка физиологическогосостояния космонавта рассматривается, как специфическая задача классификации скомбинацией методов байесовской классификации и дискриминантного анализа. Подобноерешение предлагается для повышения эффективности программного обеспечения иуниверсальности по отношению к типу исходных данных.

Особенностью СППР являетсяоценка состояния космонавтов с учетом двух значимых факторов: физического ипсихофизиологического. В работах академика Парина В.В. отмечается, что состояниесердечно сосудистой системы является универсальным индикатором физического состоянияорганизма в целом, так как она взаимодействует со всеми органами и системами организма.В ходе эксперимента «Контент», проводившегося в рамках модельного эксперимента «Марс500», сотрудниками ГНЦ РФ ИМБП РАН были выявлены значимые амплитудно-частотныехарактеристики речи человека, которые свидетельствуют о психофизиологическом статусе икачестве операторской деятельности человека.4Когда речь идёт о ДКП к другим планетам, вопросы безопасности встают особо остро.Существенную роль в системе обеспечения безопасности займет система поддержкипринятия решения (СППР) для прогнозирования ЧС, которая является новым средствоммедицинского контроля в условиях полетов к другим планетам.Степеньразработанноститемыисследования.Влитературерассмотреномножество СППР.

Отдельно выделены алгоритмы, которые формализуют знания экспертов.Данные типы алгоритмов относят к экспертным, целью которых является решение сложныхпрофессиональных задач в различных областях, на базе которых создаются проблемноориентированные СППР, в том числе и в области автоматизированной оценки состоянияздоровья человека.Проведенныйанализлитературыпоказывает,чтоготовоерешениедлясовершенствования системы медицинского обеспечения космонавтов в межпланетномполете отсутствует.

Для обеспечения безопасности на борту космического аппаратанеобходима разработка новых средств медицинского контроля в целях сохранения здоровьялюдей, осуществляющих профессиональную деятельность в экстремальных условиях.Целью работы является совершенствование системы медицинского обеспечения дляпредотвращения чрезвычайных ситуаций, сохранения работоспособности экипажа иобеспечения безопасности жизнедеятельности в экстремальных условиях ДКП.Основные решенные задачи:1. Анализ структуры и особенностей медицинского контроля для обеспеченияорбитальных и межпланетных полетов;2.

Разработка алгоритма СППР для предупреждения чрезвычайных ситуаций на основекомбинации методов классификации;3. Построение СППР для обеспечения профессиональной деятельности в целяхсохранения здоровья космонавтов в экстремальных условиях и ЧС в ходе межпланетногополета;4. Построение и апробация СППР для предупреждения ЧС на основе анализаамплитудно-частотных характеристик речи в рамках модельного эксперимента «Марс-500».Научная новизна работы:1. Разработана структура системы поддержки принятия решений для оценки состоянияэкипажа в длительном межпланетном полете. Особенность и новизна структуры состоит втом, что она позволяет оценивать состояние экипажа с учетом двух значимыхпатогенетических факторов:•сердечно-сосудистых нарушений, возникающих под действием неблагоприятныхфакторов длительного полета,5•стрессовых состояний у членов экипажа.2.

Разработан алгоритм, позволяющий оценивать опасность возникновения угрожающихсердечно-сосудистых расстройств на основе результатов биохимических тестов пригодныхдля проведения исследований в условиях длительного космического полета. Задача оценкириска возникновения угрожающего нарушения сердечной деятельности интерпретирована,как специфическая задача классификации.3. Разработан алгоритм, позволяющий проводить оценку психо-эмоционнальногосостояния членов экипажа на основе автоматизированного анализа речевых конструкций.4. Проведены предварительные оценки эффективности разработанного программноаппаратного комплекса.

На основе анализа имеющихся статистических данных показано:•достоверностьоценкирискавозникновениясердечно-сосудистыхнарушенийсоставляет не менее 75% (на основании данных полученных в наземных клиническихи специальных экспериментальных условиях);•достоверность оценки риска наличия психо-эмоционального стресса у членовэкипажа, влияющего на профессиональную деятельность, составляет не менее 95%,что подтверждено в реальном модельном эксперименте «Марс-500».Теоретическая и практическая значимость работы.Теоретическая значимость заключается в том, что данная разработка дополняетсуществующую систему медицинского обеспечения безопасности длительного космическогополета. Основные теоретические результаты могут стать основой для дальнейшегосовершенствованиясистемымониторингапараметровсостояниякосмонавтадлямежпланетных полетов.Практическая значимость:1.

Разработана методика медико-технического обеспечения с СППР для оценкипараметров состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) человека;2. Разработана методика медико-технического обеспечения с СППР для анализа речевыххарактеристик человека;3. На основе вышеперечисленных методик разработан вариант программно-аппаратногокомплекса,объединяющийтрадиционныеинструментальныесредствапроведениябиохимических тестов на борту космического аппарата, средства получения амплитудночастотных характеристик и разработанный программный комплекс, обеспечивающийавтоматизированнуюобработкуизмеряемойинформацииивыработкурешенийотносительно текущего состояния членов экипажа.Методология и методы исследования.