Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП)

Цель: обоснование эффективности использования электронных учебных курсов при изучении иностранного языка в высших учебных заведениях в целях ускорения закрепления и совершенствования навыков в области основ грамматики. Результаты: представлены общий подход к формированию структуры электронных учебных курсов по иностранному языку в виде взаимосвязанных функциональных подсистем и практические рекомендации по применению компьютерных обучающих программ при подготовке специалистов для осуществления переводческой деятельности в сфере профессиональной коммуникации. Структурно предложенные компьютерные обучающие программы содержат три функциональные подсистемы: информационно-навигационную, содержательную и диагностирующую. Практическая значимость: использование авторского электронного учебного курса «Грамматика английского языка» позволяет значительно ускорить процесс усвоения грамматики по сравнению с традиционной системой преподавания иностранного языка в высших учебных заведениях, основанной на преимущественном проведении групповых аудиторных занятий с преподавателем.

Постановка проблемы: в ряде прикладных задач, таких как задачи прогнозирования, выбора, назначения и рас- пределения, диагностики и многоагентного управления и др., иногда возникает проблема построения оптимального взаимодействия между агентами. Цель: построение нового алгоритма решения для теоретико-игровой модели мно- гоагентного взаимодействия конкурентного типа с использованием парето-оптимальности и компромиссного мно- жества, который позволит обрабатывать данные (проводить анализ данных) большого количества участников в каж- дом проекте с помощью построения несложного программного обеспечения. Результаты: построен алгоритм реше- ния статической конкурентной модели принятия решений, заключающийся в поиске парето-оптимального решения в бескоалиционных играх и компромиссного проекта. Статическая конкурентная модель принятия решений форма- лизуется в виде множества различных между собой бескоалиционных игр, каждая из которых задана для некоторо- го проекта. Для каждого проекта в качестве стратегий игроков выступают положительное и отрицательное решение по соответствующему проекту. Доходы игроков определяются как значения функций выигрыша на множестве ситу- аций, образованных принятыми решениями игроков по соответствующим проектам. Требуется решить каждую бес- коалиционную игру, а затем из множества полученных решений выделить компромиссное с помощью алгоритма нахождения компромиссного решения в целях выделения приоритетного проекта (одного или нескольких). Доказа- но существование решения статической конкурентной модели принятия решений, приведен численный пример ее реализации. Практическая значимость: предложенный алгоритм может быть рекомендован к использованию для экспертов как инструмент для уточнения или подтверждения оптимальности предполагаемого решения по участию в том или ином проекте.

Цель: разработка метода синтеза цифровых автоматических систем, учитывающего сетевые задержки управляю- щих величин при их доставке в цифровой корректор, устойчивый к их пропажам из-за потери сетевых кадров и их несвоевременной доставки. Результаты: разработан метод синтеза цифровых автоматических систем с сетевым спо- собом доставки управляющих величин, для которых определена максимальная задержка кадров в конкретной сете- вой среде. Учет сетевых задержек дает возможность компенсировать их влияние на динамические свойства цифро- вой системы путем модификации располагаемой части и ее использования на следующем этапе синтеза. Благодаря этой процедуре удается избежать применения предикторов и компенсаторов различных типов для решения пробле- мы устойчивости. Предложенный в статье метод проектирования цифрового корректора позволяет обеспечить его невосприимчивость к пропажам определенного количества сетевых кадров. При программной реализации модели применен пакет Simulink с использованием инструмента Stateflow. Практическая значимость: полученные резуль- таты позволяют учитывать задержки и пропажи сетевых кадров при синтезе и проектировании цифровых автомати- ческих систем.

Постановка проблемы: одним из способов, повышающих эффективность и безопасность воздушного транспорта, является предсказание траекторий воздушных судов, позволяющее эффективно решать такие задачи автоматизиро- ванных систем управления воздушным движением, как обновление и коррекция плановой информации по результатам радионавигационного наблюдения, среднесрочное обнаружение потенциально опасных ситуаций, оптимизация очере- дей взлета и посадки воздушных судов, назначение воздушным судам кодов вторичной радиолокации. Цель исследова- ния: разработка и оценка точности средств предсказания для моделирования четырехмерных траекторий воздушных судов. Методы: имитация работы бортовой системы автопилотирования воздушного судна. При моделировании тра- ектории полета полагается, что воздушное судно выполняет полет строго по заданному маршруту, соблюдая при этом оптимальные для воздушного судна режимы полета во время взлета, движения по трассе и посадки. Предложенный под- ход основывается на рекомендациях, сформулированных в технических требованиях Европейской организации по без- опасности воздушной навигации. Результаты: описаны основные положения синтеза средств предсказания траекторий воздушных судов для задач управления воздушным движением. Построен высотно-скоростной профиль полета, который позволяет оценить параметры движения воздушного судна в любой точке маршрута. Работоспособность алгоритмов продемонстрирована на примере моделирования реального полета с последующей оценкой отклонения рассчитанного высотно-скоростного профиля полета от реального, а также сравнения расчетного и фактического времени прибытия в аэропорт назначения. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы при разработке программного обеспечения современных автоматизированных систем управления воздушным движением для про- гнозирования четырехмерных траекторий воздушных судов.

Введение: эксплуатация сложного технического изделия требует больших экономических затрат, поэтому, по возможно- сти, необходимо стремиться минимизировать затраты на обслуживание изделия и при этом поддерживать требуемый уро- вень надежности. Цель исследования: разработка нового подхода к управлению процессами технического обслуживания и ремонта изделий аэрокосмической промышленности. Методы: мультиагентные технологии, представление и обработка знаний на основе онтологий. Результаты: разработан подход к созданию интеллектуальной системы поддержки процессов технического обслуживания и ремонта для обеспечения показателей надежности и экономичности при эксплуатации сложных технических изделий. Подход включает разработку концептуальной модели изделия, отражающей его физическую и функци- ональную структуру; агентной модели, в которой каждому узлу объекта эксплуатации ставится в соответствие программный агент, реализующий внутренний цикл управления; киберфизической модели, визуализирующей всю необходимую информа- цию для пользователя. Приведены сценарии использования системы, наглядно отражающие основные принципы ее работы и практического применения. Практическая значимость: системы, разработанные на основе предлагаемого подхода, могут быть как полностью автономными, так и интегрированными в единый комплекс с существующими PLM-системами. Ис- пользование мультиагентных технологий позволит повысить уровень надежности сложного технического изделия на этапе экс- плуатации, а также минимизировать затраты на проведение операций по ремонту и техническому обслуживанию изделия.

Введение: диаграммы Юнга и таблицы Юнга являются важными комбинаторными объектами. Асимптотическая комбинаторика изучает асимптотическое поведение параметров комбинаторных объектов. Диаграммы Юнга пара- метризуют неприводимые представления симметрической группы. Поэтому комбинаторика диаграмм Юнга тесно свя- зана с асимптотической теорией представлений, которая изучает асимптотические свойства параметров неприводи- мых представлений классических групп. В 1981 г. А. М. Вершиком была поставлена задача о существовании предела нормализованных размерностей последовательности диаграмм Юнга с максимальными размерностями, которая до сих пор не решена. Цель исследования: построение последовательности диаграмм с большими и максимальными размерностями, соответствующих неприводимым представлениям симметрической группы. Методы: модификация жадного алгоритма построения последовательности диаграмм с большими размерностями, основанная на процедуре улучшения диаграммы на каждом уровне градуированного графа Юнга. Результаты: предлагаемый алгоритм позволяет получить все известные на данный момент диаграммы с максимальными размерностями, а также улучшить оценки на максимальные размерности в случаях, когда их точные значения неизвестны.

Постановка проблемы: задача синтеза интерференционных покрытий является необходимой и составной ча- стью процесса разработки всех оптических элементов приборов оптотехники. Ее решение сопряжено со значитель- ными трудностями, характерными для обратных задач, так как отсутствуют строго определенные методы. Целью ис- следования является создание современного программного обеспечения, позволяющего комплексно решать эту проблему, проектировать интерференционные покрытия с требуемыми свойствами. Результаты: разработано про- граммное обеспечение Film Manager для синтеза и анализа устойчивости интерференционных оптических покрытий различного назначения. Проектировщик может определить начальную структуру, методы оптимизации, пригодность синтезируемого покрытия, пленкообразующие материалы из имеющейся базы данных. Проверка качества про- граммного обеспечения проведена на примере синтеза ахроматических просветляющих покрытий в средней ин- фракрасной области спектра на подложках из кремния. Выигрыш по оценке функции качества и критерия устойчи- вости показал снижение остаточного отражения в полтора-два раза по сравнению с известными решениями. Прак- тическая значимость: применение программного обеспечения Film Manager показало возможность реализации ахроматических просветляющих покрытий в средней инфракрасной области спектра на любых подложках. Разрабо- танные покрытия позволяют снизить остаточное отражение и обладают высокими оптическими и эксплуатационными свойствами.

Постановка проблемы: при обработке радиолокационных сигналов для подавления пассивных коррелированных помех в радиолокационных станциях варьируется порядок режекторного фильтра от максимального значения до ну- ля (отключения фильтра), что приводит к необходимости выравнивать в реальном времени уровень выходного шума и вносимых (фазовых и групповых) задержек, а также минимизировать потери полезного сигнала, вызванные рас- согласованной фильтрацией. Целью работы является определение условий видимости целей в системе, построенной на основе канонической структуры со случайными параметрами. Результаты: обоснован и сформулирован принцип «стохастического обеления»; предложена каноническая структура стохастического фильтра с постоянным порядком: сто- хастического компенсатора — для зоны помех, энергетически прозрачного стохастического фильтра — для зоны шума. По характеристикам эффективности — пороговым характеристикам детектирования слабых сигналов — доказана экви- валентность детерминированных и стохастических систем. Практическая значимость: полученный результат позволяет достичь постоянного уровня выходного шума и ложных тревог, снизить требования к разрядности системы цифровой обработки сигналов, а при пространственно-частотной трактовке процесса модуляции параметров управляемого по- крытия — снизить заметность летательных аппаратов.

Постановка проблемы: при проектировании сложных изделий аэрокосмической отрасли специалистам необходимо постоянно соотносить свои проектные решения с различными требованиями и искать такие варианты, при которых кон- фигурация изделия была бы оптимальна по зачастую конфликтным целевым показателям (массе, стоимости, надежно- сти и т. д.). Однако существующие системы управления жизненным циклом изделий не позволяют проектировщикам и конструкторам оперативно и эффективно решать поставленные задачи. В работе предлагается подход к созданию интел- лектуальной системы поддержки принятия согласованных решений при проектировании сложных изделий аэрокосмиче- ской промышленности на основе мультиагентных технологий. Методы: при проведении исследований использован метод согласования требований и формирования конструкции изделия, базирующийся на принципах виртуального «круглого стола», с применением мультиагентных технологий, предметных онтологий и сетецентрического подхода. Результаты: раз- работаны подход к созданию интеллектуальной системы поддержки принятия согласованных решений при проектирова- нии сложных изделий аэрокосмической промышленности на основе мультиагентных технологий; логическая архитектура мультиагентной системы; модели, методы и алгоритмы поддержки принятия решений при проектировании изделий. При- веден пример модели мира агентов виртуального «круглого стола». Практическая значимость: системы, разработанные на основе предлагаемого подхода, могут быть как полностью автономными, так и интегрированными в единый комплекс с существующими PLM-системами. Использование предлагаемого подхода позволит повысить качество и эффективность процессов проектирования изделий аэрокосмической промышленности за счет применения новых моделей, методов и алгоритмов согласованного управления требованиями и конфигурациями изделий, снизить трудоемкость, стоимость и сроки начального проектирования и перепроектирования объектов при изменении требований.

Постановка проблемы: при диагностике состояния стабильности процесса с асимметричным распределением ин- дивидуальных значений, описываемым теоретическим законом, аналитику зачастую важно, чтобы метод построения контрольной карты соответствовал следующим критериям: обладал низкой вероятностью совершения ошибок 1-го и 2-го рода, наличием вычислительной робастности контрольных пределов, отсутствием нелинейных преобразований ис- ходных данных. Однако параметрические (наиболее точные) методы построения контрольных карт не удовлетворяют од- новременно всем этим критериям. Целью работы является разработка параметрического метода построения контроль- ной карты, соответствующего перечисленным критериям, и сравнение чувствительности карт средних и стандартных от- клонений, построенных по разработанному методу, с чувствительностью таких же карт, построенных по распространен- ным на практике методам, на стадии мониторинга процесса (фаза II). Результаты: разработанный параметрический бутстреп-метод преобразует ранее предложенный авторами подход к вычислению контрольных пределов, основанный на генерировании псевдослучайной выборки, за счет использования несмещенной оценки внутригрупповой измен- чивости (среднего значения квадрата стандартного отклонения) на этапе расчета оценок параметров теоретического распределения, что приводит к снижению вероятности совершения ошибки 1-го рода на стадии мониторинга процесса. Использование среднего статистик внутригрупповой изменчивости увеличивает вычислительную робастность контроль- ных пределов к присутствию особых причин вариации значений характеристики, что позволяет применять метод на стадии ретроспективного анализа процесса (фаза I). В методе отсутствует необходимость в нелинейных преобразо- ваниях исходных данных, усложняющих интерпретацию и применение на практике результатов анализа. Предложен- ный метод позволяет построить контрольную карту любой статистики для любого теоретического закона распределения (с одним или двумя параметрами) индивидуальных значений характеристики процесса. Значения оценок вероятности совершения ошибок 1-го рода картами средних и стандартных отклонений, вычисленные по предложенному методу, находятся ближе к требуемым значениям, чем значения оценок вероятности совершения ошибок 1-го рода такими же картами, вычисленные по другим методам. Значения оценок вероятности совершения ошибок 2-го рода контроль- ными картами, вычисленные по предложенному методу, таковы, что эти карты способны оперативно выявлять сдвиги в положении и изменчивости значений характеристики процесса. Практическая значимость: разработанный метод в настоящее время успешно используется в телекоммуникационной отрасли для мониторинга характеристики средней длительности телефонного разговора. Ключевые слова — статистическое

Цель: в радиотехнических системах передачи информации методы канального кодирования, как правило, исполь- зуются для повышения помехоустойчивости передачи информации по радиоканалам. Комбинированное случайное кодирование, являющееся сочетанием помехоустойчивого и стохастического кодирования, позволяет одновременно обеспечить помехоустойчивость и информационную скрытность передачи информации. Цель работы — исследование взаимосвязанных показателей достоверности и защищенности передачи информации по радиоканалам при использо- вании комбинированного случайного кодирования. Методы: качественный и количественный анализ потенциальной помехоустойчивости и информационной скрытности передачи информации по радиоканалам на основе комбиниро- ванного случайного кодирования при различных вариантах выбора параметров кода. Результаты: представлено опи- сание разработанного метода комбинированного случайного кодирования и исследованы показатели достоверности и защищенности передачи информации по радиоканалам при различных сочетаниях числа информационных симво- лов, проверочных символов и символов стохастического кода в кодовой комбинации комбинированного кода. Показа- на возможность выбора параметров комбинированного кода, одновременно удовлетворяющего требованиям к обоим анализируемым показателям, в том числе при обеспечении помехоустойчивости и информационной скрытности путем «обмена» на них скорости передачи информации. Практическая значимость: представлены рекомендации по выбору вариантов использования комбинированного случайного кодирования для передачи нескольких условно выделенных типов сообщений с различными приоритетами.