Экспертные системы интеллектуальной поддержки экипажа самолета Земляный Е.С., Бабиченко А.А. ОАО “РПКБ”, МГТУ имени Н.Э.Баумана Статистика авиационных инцидентов Причины возникновения ошибок у лётчиков: поступление неопределённой информации принятие решений в условиях жесткого лимита времени недостатки оформления информационного и управляющего полей кабины (панелей и приборов) сильные психоэмоциональные нагрузки Интегрированный комплекс бортового оборудования Интеллектуальная бортовая экспертная система Функции ИКБО Решение навигационнопилотажных задач Выработка управляющих воздействий Информационный обмен Обеспечение безопасности полётов ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Необходимо создать экспертную систему, способную предоставить необходимую помощь экипажу и взять на себя решение задач, связанных с определением целесообразной тактики действий в экстремальных ситуациях. СТРУКТУРА ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ База знанийсовокупность знаний о предметной области и способах решения задач, записанная на языке представления знаний Машина логического вывода- блок, моделирующий ход рассуждений эксперта на основании знаний, заложенных в БЗ. Факты База знаний Пользователь Экспертные знания Машина логического вывода Экспертная система ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ ЭС Э- эксперт, А- аналитик (инженер по знаниям), П- программист, Ч- человек (пользователь) ВЫБОР СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ CLIPS -С Language Integrated Production System CLIPS представляет собой современный инструмент, предназначенный для создания экспертных систем (expert system tool). CLIPS состоит из интерактивной среды — экспертной оболочки со своим способом представления знаний, гибкого и мощного языка и нескольких вспомогательных инструментов. Одним из основных методов представления знаний в CLIPS являются правила. ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ РАБОТЫ -данная задача может быть решена с помощью экспертной системы; -экспертную систему можно создать предлагаемыми на рынке средствами; -имеется подходящий эксперт; -предложенные критерии производительности являются разумными; -затраты и срок выполнения задачи приемлемы для заказчика СТРУКТУРА ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ Примеры типовых ситуаций, приводящих к инциденту Типовая ситуация «Существенное повышение температуры на эшелоне выше нормы МСА – международной стандартной атмосферы» Типовая ситуация «Полёт в условиях обледенения» Типовая ситуация «Сваливание самолёта в плоский штопор» Типовая ситуация «Опасное продолжение захода после ВПР» – высоты принятия решения (при непосадочной конфигурации, отсутствии минимума и т.д.) Сваливание и попадание самолёта в штопор возникает при выводе его на закритические углы атаки Типовая ситуация «Сваливание самолета в плоский штопор» Самолёт Ту-154Б(М), статистика: • 22.08.2006, RA-85185 – катастрофа • 03.07.2001, RA-85845 – катастрофа • 14.02.2000, RA-85794 – серьёзный инцидент • 10.08.1985, СССР-85311 – катастрофа Схема развития срыва потока Пример срыва в штопор Самолёт Ту-154М RA-85185, рейс ПЛ-612 Фрагмент циклограммы начала срыва в плоский штопор «Причиной катастрофы явились недостаточная профессиональная подготовка экипажа, в первую очередь КВС, при пилотировании самолета на больших высотах и углах атаки» * *Отчёт МАК о катастрофе RA-85185, рейс ПЛ-612 Пример вывода правила для базы знаний ЭС «обеспечение безопасности полета» Типовая ситуация: сваливание в плоский штопор Признаки развития ситуации, сформулированные экспертом: • самопроизвольное опускание носовой части фюзеляжа; • увеличение угла тангажа; • резкое кренение самолёта • сильная тряска конструкции или органов управления; • опасное или необратимое нарушение РРД. Рекомендации эксперта (действия для вывода самолета из штопора): • руль направления против штопора • штурвал полностью от себя; • после – перевод в ГП плавным движением штурвала на себя. Правило для базы знаний (сформулированное экспертом): ЕСЛИ (угол атаки больше допустимого αдоп) и ( (перегрузка ny – периодическая) или (крен γ резко изменился) ) ТО Выдать экипажу рекомендацию: «Сваливание в штопор! Отдай штурвал ПОЛНОСТЬЮ от себя!» Фрагмент кода для ситуации “сваливание в штопор” (deftemplate PLANE (slot sost-otk) (slot polet) (slot svalivanie) ) (deftemplate PARAMETR (slot corner) (slot speed) ) (deftemplate ALL-OK (slot all-corr) ) (deffacts STATE (PLANE (sost-otk zakr)(polet not-ok)(svalivanie not-ok)) (PARAMETR (corner normal)(speed not-ok)) (ALL-OK (all-corr not-ok)) ) ФРАГМЕНТ КОДА (ПРОДОЛЖЕНИЕ) (defrule PARAMETR-OK (PARAMETR (corner normal)(speed ok)) (ALL-OK (all-corr not-ok)) ?otk <- (PLANE (sost-otk ?X)(polet ?Y)) ?ok <- (ALL-OK (all-corr not-ok)) => (modify ?otk (sost-otk zakr)(polet ok)) (modify ?ok (all-corr ok)) ) (defrule PARAMETR-NOT-OK (PARAMETR (corner critical)(speed not-ok)) (ALL-OK (all-corr not-ok)) ?otk <- (PLANE (sost-otk ?X)(svalivanie ?Y)) ?ok <- (ALL-OK (all-corr not-ok)) => (modify ?otk (sost-otk zakr)(svalivanie ok)) (modify ?ok (all-corr ok)) ) (defrule ALL-CORR (ALL-OK (all-corr ok)) => (halt) ) ВЫВОДЫ Применение экспертных систем интеллектуальной поддержки экипажа позволит: автоматизировать решение пилотажно-навигационных задач снять с экипажа нагрузки при выполнении вычислений и рутинную работу снизить психоэмоциональные нагрузки на экипаж повысить общий уровень безопасности полётов СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ В. В. Лапа, В. А. Пономаренко, А. В. Чунтул. Психофизиология безопасности полётов – М.: МОО Ассоциация журналистов, пишущих на правоохранительную тематику; 2013. – 396с. А. В. Чунтул, В. И. Дудин Особые ситуации в лётной практике – М.: МОО Ассоциация журналистов, пишущих на правоохранительную тематику; 2009. – 240с. Т. А. Гаврилова, В. Ф. Хорошевский. Создание Баз знаний интеллектуальных систем; – Санкт-Петербург: Питер; 2000. – 382с. БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ