Иерархические структуры навигационных комплексов. Системы искусственного интеллекта в навигационных комплексах.

Навигационные комплексы с иерархической структурой отличаются развитой системой адаптации, самосовершенствования и искусственного интеллекта. Каждый уровень иерархии решает определенную задачу и включает в себя ряд взаимосвязанных подсистем модулей: датчики измерительной информации, модели (алгоритмы) решения задач и задатчики априорной информации. Объем измерительной и априорной информации на каждом уровне иерархии должен быть таким, чтобы обеспечить решение определенной задачи при условии возможных помех и изменения надежности функционирования. Чем выше уровень иерархии, тем сложнее и интеллектуальнее решаемые задачи.

Каждый вышестоящий уровень является управляющим (командным) по отношению к нижестоящим, причем прямой и обратный потоки информации позволяют оценить результаты решения задач каждого уровня, внести соответствующие поправки, уточнить и оптимизировать программы действий. Если измерительная информация получается с помощью отдельных навигационных устройств или датчиков информации, то все виды априорной информации и содержание моделей задаются человеком-оператором при наземной подготовке НК, а затем корректируются в полете.

Отметим некоторые функциональные особенности уровней иерархии на примере гипотетической схемы, представленной на рис

 

СУ - система управления, у которой формируется входной сигнал

НУ - навигационные устройства

СФВНС - система формирования вектора навигационного состояния

ССКП - система статической коррекции погрешностей

САН-система адаптации и надежности

СС-система сомосовершенствования

СИИ - система искусственного интеллекта

О - оператор, пилот или экипаж, задача принять или отвергнуть

СОИ - система отображения информации

САИ - система априорной информации

1-датчики контроля состояния, задатчики априорной информации, модели методов измерения.

2-модель динамики объекта, задатчики режимов навигации, априорной информации.

3-стахостические модели погрешностей, навигационные корректоры, датчики контроля качества.

4-модели состояния системы, модель оптимальной навигации, датчики внешних условий полета.

5-модели самообучения, модели прогнозирования развития, модели оптимизации структуры.

6-модели оптимального поведения, модели принятия решений, критерии оценок качества выполнения задач, датчики информации об экстремальных ситуациях.

7-органы чувств, мозг связанный с обработкой информации, знаний и опыт.

СИИ- на основе модели оптимального поведения информация об экстремальных ситуациях проводит оценку выполнения качества задач по управлению ЛА и формирует, принимает необходимое решение.

Низший уровень иерархии I включает в себя совокупность навигационных устройств, осуществляющих непрерывные измерения физических величин, связанных различным образом (методы навигационных измерений) с искомыми навигационными параметрами вектора состояния.

Навигационные устройства содержат датчики контроля состояния, дополнительная информация от которых используется для обеспечения надежности измерений. Сигналы отдатчиков контроля используются и на более высоком уровне иерархии (IV) для изменения параметров схем и перестройки структуры НК с целью сохранения надежности и живучести комплекса при выходе из строя его модулей.

Иерархическая структура НК позволяет перейти от систем с централизованным интеллектом к системам с распределенным интеллектом, обеспечивающим более рациональное и эффективное использование вычислительной техники. Уровень иерархии II включает в себя систему формирования вектора навигационного состояния летательного аппарата на основе информации, получаемой от I уровня иерархии и собственных источников: задатчиков априорной информации и задаваемой модели динамики движения объекта. Устранение погрешностей вектора навигационного состояния, а также привлечение некоторой дополнительной информации, получаемой в результате использования навигационных корректоров, и корреляционной обработки сигналов, производится на III уровне иерархии НК. Этот уровень является важнейшим, так как он обеспечивает высокую точность навигационных измерений на основе использования статистической обработки информации. Для этого потоки навигационной информации, получаемые со II уровня иерархии, совместно с сигналами от навигационных корректоров III уровня иерархии (радиотехнических, астрономических, геомагнитных и др.) создают такой информационный избыток, который позволяет применить - современные стохастические методы фильтрации и сглаживания погрешностей (например, методы Калмана—Бьюси и др.).

Этот уровень иерархии кроме надежности обеспечивает адаптацию НК к реальным условиям полета. Для этого используются дополнительные датчики, контролирующие внешние условия полета, влияющие на работу навигационных устройств (потеря видимости ориентиров, появление радиопомех и т. п.).

Современное состояние развития кибернетики и микроэлектроники позволяют воссоздать в НК более высокие уровни иерархии - системы самосовершенствования (V уровень) и искусственного интеллекта (VI уровень). Система самосовершенствования в качестве источников информации использует разностные сигналы датчиков информации НК, модели оптимизации структуры, прогнозирования и развития. На этом уровне иерархии осуществляется корреляционная обработка разностных сигналов и их запоминание, выявляются новые зависимости, закономерности и явления, которые могут быть использованы для увеличения размерности вектора навигационного состояния, получения дополнительной (в основном, градиентной) навигационной информации, повышения точности, автономности и надежности измерений. Накопление статистических сведений и их обработка позволяет организовать процесс самообучения НК. На пилотируемых летательных аппаратах высшей ступенью иерархии является человек-оператор (экипаж летательного аппарата). При взаимодействии с НК. человек-оператор получает через систему отображения информации сведения о ходе решения задач навигации на всех уровнях иерархии, а также информацию о состоянии окружающей среды и летно-тактической обстановке. В результате осмысливания этой информации он принимает решения, которые затем реализирует через систему управления НК.