Розглянуто обгрунтування і вибір показників ефективності адаптивного управління системою спостереження. Наведено основні критерії оцінки якості управління тимчасовим ресурсом системи.

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - Островський Юрій Миколайович


Adaptive management of the resource observation system

Justification and choice of efficiency indicators of the adaptive control by observation system are considered. The main criteria of control quality assessment by a temporal system resource are given.


Область наук:
  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології
  • Рік видавництва діє до: 2013
    Журнал
    Известия вищих навчальних закладів Росії. Радіоелектроніка
    Наукова стаття на тему 'АДАПТИВНЕ УПРАВЛІННЯ РЕСУРСОМ СИСТЕМИ СПОСТЕРЕЖЕННЯ'

    Текст наукової роботи на тему «АДАПТИВНЕ УПРАВЛІННЯ РЕСУРСОМ СИСТЕМИ СПОСТЕРЕЖЕННЯ»

    ?СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Бондаренко В. Н., Кокорін В. І. Широкосмугові радіонавігаційні системи з шумоподобного-ми частотно-маніпулювати сигналами. Новосибірськ: Наука, 2011. 260 с.

    2. Пат. Рі 2450445 С2. МПК Н04В1 / 10 (2006.01). Пристрій компенсації структурних перешкод / ​​В. Н. Бон-

    Даренков, В. І. Кокорін, А. Г. Клевлін, Т. В. Краснов // Опубл. 10.05.2012. Бюл. № 13.

    3. Бондаренко В. Н., Краснов Т. В. Перешкодостійкість кореляційного приймача шумоподобного сигналу з автокомпенсатора структурної перешкоди // Изв. вузів Росії. Радіоелектроніка. 2012. Вип. 1. С. 58-65.

    V. N. Bondarenko, V. F. Garifullin, T. V. Krasnov Engineering physics and radio electronics institute of Siberian federal university

    R. G. Galeev OAO "NPP« Radiosvyaz »"

    Adjacent-channel interference suppression efficiency in spread spectrum signal correlation receiver with autocompensator

    Correlation receiver interference immunity is improved with using of powerful adjacent-channel interference autocompensator. This research applied to spread spectrum signal with minimal frequency modulation correlation receiver and showed that proposed compensation algorithm enhances interference immunity reserve from 40 to 80 dB.

    Radionavigation system, spread spectrum signal, adjacent-channel interference, interference immunity, correlation receiver, interference autocompensator

    Стаття надійшла до редакції 11 листопада 2013 р.

    УДК 627.722.6

    Ю. М. Островський Військова академія зв'язку

    | Адаптивне управління ресурсом системи спостереження

    Розглянуто обгрунтування і вибір показників ефективності адаптивного управління системою спостереження. Наведено основні критерії оцінки якості управління тимчасовим ресурсом системи.

    Адаптивне управління, система спостереження, ефективність, часовий ресурс, ймовірність виконання завдання

    При відомих технічних характеристиках систем спостереження може бути запропонована оцінка якості адаптивного управління часовий ресурс таких систем, як приватна завдання оцінки ефективності їх функціонування.

    Необхідність в адаптивних (пристосовуватися) системах управління виникає в зв'язку з ускладненням завдань управління при відсутності практичної можливості докладного вивчення і опису процесів, що протікають в об'єктах управління при наявності змінюються зовнішніх збурень [1], [2].

    Формулювання завдання адаптивного управління міститься в роботі [1], де без втрати спільності виділено такі компоненти типового завдання управління з оптимізацією характеристик керованої системи: 22

    1. Постановка цілей управління (технічної, математичної).

    2. Оцінювання поточного стану керованого об'єкта по відношенню до мети.

    3. Оцінювання факторів навколишнього середовища функціонування системи, що впливає на поведінку системи в минулому, в сьогоденні і в майбутньому.

    4. Вифаботка на основі інформації, отриманої по пп. 1-3, найкращої стратегії (законів, алгоритмів) управління.

    У відповідності з перерахованими компонентами звичайне завдання адаптивного управління описується в такий спосіб (рисунок).

    © Островський Ю. М., 2013

    Вихідними даними для завдання є:

    - фізичні та математичні співвідношення між вхідним впливом і (?), реакцією об'єкта управління на цей вплив г 0) і вимірюваними даними х (?) на виході моделі, що враховує фізичну сутність об'єкта;

    - статистичні характеристики збурень зовнішнього середовища, які впливають на об'єкт управління / (?) і на модель і (?).

    Допускається полуопределенное завдання характеристик з точністю до параметрів, наприклад функцій розподілу цих збурень.

    Відповідно до мети управління потрібно визначити функцію і (?) По вимірюваної функції виходу г (?) При неповній інформації про об'єкт. Методи вирішення такого завдання наводяться в численних роботах по адаптивним системам управління. З постановки задачі слід її рішення за умови ідентифікованих (в певному сенсі) об'єкта управління в системі зі зворотним зв'язком по виходу г (?) [1].

    Ефект адаптації систем спостереження досягається за рахунок того, що частина функцій по спостереженню, обробки та аналізу інформації виконується в процесі експлуатації системи. Такий поділ функцій сприяє більш повному використанню інформації про об'єкти спостереження і дозволяє істотно знизити вплив невизначеності на якість управління системою. Тим самим, адаптивне управління необхідно в тих випадках, коли вплив невизначеності або неповноти апріорної інформації про роботу системи спостереження стає істотним для забезпечення заданої якості процесу управління. Слід зазначити, що адаптивне управління ресурсом будь-якої системи спостереження є ключовою процедурою планування роботи системи, що проводиться для близького до оптимального вирішення поставлених завдань в умовах обмежених ресурсів.

    Для визначення основних параметрів об'єктів в місці розгортання системи спостереження при обмеженому ресурсі наявних засобів спостереження, пов'язаних з високопродуктивними ПЕОМ, виникає необхідність адаптивного управління ресурсом системи в цілому.

    Часовий ресурс системи характеризується наявним запасом часу, необхідного для оперативного управління процесом обробки здобутої інформації про спостережувані об'єкти. Якість адаптивного управління ресурсом систе-

    ми спостереження багато в чому визначається умовами функціонування, довгостроковістю інтервалу планування і методикою рішення задачі.

    Основною метою адаптивного управління тимчасовим ресурсом системи спостереження за об'єктом є оптимальне використання ресурсу в рамках обраних критеріїв і показників з урахуванням умов і обмежень для розтину основних параметрів об'єкта, його стану і діяльності з необхідною достовірністю [2].

    Адаптивне управління тимчасовим ресурсом системи спостереження в першу чергу націлена на підвищення ефективності використання різнотипних ресурсів системи пошуку як найменш продуктивною підсистеми. За результатами пошуку ознак зміни стану і діяльності об'єктів на сервері бази даних і управління виробляються оперативні дії, що управляють по нацеливанию (або перенацеливанию) засобів спостереження з метою визначення поточного стану і діяльності об'єктів спостереження.

    Основним недоліком існуючих систем спостереження є неоптимальний витрата ресурсу системи через відсутність інформації про важливість спостережуваних об'єктів. Швидкість визначення основних параметрів спостережуваних об'єктів досить мала через величезної кількості параметрів сигналу, через які відбувається ідентифікація об'єкта спостереження. У зв'язку з цим потрібні чималі організаційні зусилля (витрати) для оперативного адаптивного управління процесом пошуку і спостереження за об'єктами. Тому виникає необхідність на основі апріорної інформації про параметри джерел і об'єктів спостереження, наявної на сервері бази даних і управління, сформувати пріоритети подачі команд на спостереження, в першу чергу для засобів пошуку як найбільш вузького ланки в системі спостереження. В результаті пошук придбає цілеспрямованість, потоки інформації в системі стануть керованими, різнотипний ресурс системи буде використовуватися більш раціонально.

    Процеси спостереження і обробки взаємопов'язані, так як в ті моменти часу, коли часовий ресурс системи спостереження використовується для ведення пошуку, неможлива передача інформації на засоби обробки, аналізу, і навпаки.

    Аналіз ряду робіт, присвячених вирішенню завдань управління різнотипними ресурсами [див., Наприклад, 1], показав, що при розробці функціонального програмного забезпечення для сі-

    стеми спостереження слід використовувати функціональні імовірнісні критерії та показники якості управління, що характеризують надійність виконання завдання (наприклад, ймовірність виконання завдання або гарантований результат виконання завдання спостереження).

    Позначивши через X = {х1, Х2, ..., хп} і

    V = {У1, у2, • •, Уп} вектори вихідн ^ 1х ефектів і допустимих значень процесу управління тимчасовим ресурсом системи спостереження відповідно [2], що становить критерію для досягнення мети адаптивного управління ресурсами представимо у вигляді

    Про: (X? У) П (* Уг),

    г = 1

    де? - символ відносини об'єктів операції,

    а

    що визначається їх фізичною суттю; = -Знак равносильности висловлювань щодо визначення.

    Оцінка ефективності проводиться на двох рівнях і реалізується в два етапи.

    На першому рівні задаються:

    - показники результатів - вектор показників приватних (одиничних) результатів X;

    - вимоги до результатів - вектор гранично допустимих значень У показників результатів X;

    - критерій оцінки якості результатів -2п-місний невизначений предикат О1: (X ^ У).

    На другому рівні визначаються:

    - показник ефективності - ймовірність виконання цільової завдання, що стоїть перед системою спостереження,

    Р В.З = Р (X * У);

    (1)

    - вимоги до рівня ефективності - мінімально допустимий (необхідну) значення р в з

    ймовірності виконання завдання спостереження;

    - критерій оцінки ефективності - одномісний предикат

    О 2: Р > Рм.

    'тр

    (2)

    З (1) і (2) випливає, що показник ефективності адаптивного управління тимчасовим ресурсом системи - комплексний показник якості, а критерій якості результатів адаптивного

    управління ресурсом системи в процесі спостереження вказує на мету функціонування системи і необхідний ступінь її досягнення.

    У загальному випадку в якості найбільш інформативного комплексного показника ефективності управління тимчасовим ресурсом системи доцільно вибирати ймовірність виконання завдання (досягнення мети ведення пошуку і спостереження)

    Рв.з =

    р (X * у) = | п | фx (X) (у), (3)

    де

    Ф X (X) = Р (X ^ *) = Р П (* X *)

    г = 1

    - інтегральний закон розподілу випадкового вектора X;

    Fy

    (У) = Р (у * 7 *) = Р П (у, * УГ)

    г = 1

    - функція розподілу випадкового вектора У,

    а

    причому = - символ рівності за визначенням;

    - символ статистичної (вибіркової) характеристики випадкової величини.

    Співвідношення (3) справедливо при будь-якому характері результатів функціонування системи (випадковому або детерминированном) і будь-яких вимогах до них. Якщо деякі (або всі) компоненти векторів X, У невипадкові і визначені заданими значеннями, то у виразах для інтегрального закону розподілу випадкового вектора X і функції розподілу випадкового вектора У вони будуть фігурувати як константи.

    Зміна параметрів, від яких залежить процес адаптивного управління тимчасовим ресурсом системи, знаходиться в прямій залежності від часу виконання цільової завдання. Тому провідним компонентом показника якості результатів є тривалість періоду повного виконання завдання спостереження.

    Оскільки сумарний час, відведений для управління операцією розподілу ресурсів і самого виконання цільової завдання, обмежена, завдання визначення оптимальних значень керованих параметрів представляє собою завдання умовної оптимізації, де послідовно вибираються ті чи інші керовані параметри (параметрична адаптація).

    При оцінці ефективності функціонування системи спостереження значення складових X, У змінюються в часі (або перебувають у функціональній залежності від часу роботи системи спостереження, за винятком технічних характеристик апаратури, які також змінюються в часі). Існує їх зв'язок з інтервалами часу виконання завдання спостереження. Тому визначення показника ефективності (3) доцільно проводити з використанням потенційних можливостей системи спостереження на інтервалі управління [3].

    З урахуванням того, що в задачі адаптивного управління тимчасовим ресурсом системи спостереження оперують тривалістю періоду розподілу ресурсів, найбільш повною характеристикою ступеня пристосованості до виконання поставленого завдання спостереження (за критерієм придатності), яка є показником її функціональної ефективності, може служити ймовірність

    Рв.з = Р Т < t < Тд) = (ТД) - Г (Тн),

    де Тн і тд - нижня (нормативний час виконання завдання спостереження) і верхня (директивне час) межі періоду функціонування системи спостереження за об'єктами; Гт (Т) -

    функція розподілу випадкового часу спостереження.

    При адаптивному управлінні тимчасовим ресурсом системи спостереження якість (придатність) визначається оперативними вимогами за часом: t < Тд. Тоді характеристикою оперативного управління буде ймовірність

    Рв.з = Р (t < Тд) = ГТ (тд),

    характеризує процес розподілу ресурсу на заданому інтервалі часу.

    Аналогічні дії можна провести під час вирішення завдання модернізації системи в процесі цільового застосування, коли моделювання здійснюється на інтервалі управління із застосуванням методів синтезу системи, моделей оцінки ефективності системи і моделі управління процесами пошуку і спостереження за об'єктами, де в якості цільової функції виступає ймовірність виконання завдання спостереження.

    У практичному плані за результатами досліджень можуть бути розроблені і створені оперативні алгоритми, що дозволяють ефективно здійснювати управління ресурсами системи спостереження.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Тюкін І. Ю., Терехов В. А. Адаптація в нелінійних динамічних системах. СПб .: Изд-во ЛКИ, 2008. 384 с.

    2. Петухов Г. Б., Якунін В. І. Методологічні основи зовнішнього проектування цілеспрямованих процесів і цілеспрямованих систем. М .: АСТ, 2006. 504 с.

    Y. N. Ostrovskiy Military academy of communication

    3. Гетманцев А. А., Малишев С. Р., Островський Ю. М. Постановка завдання оптимального управління канальним і тимчасовим ресурсом комплексу засобів обробки і управління // Мат-ли 57-й наук.-техн. конф., по-свящ. Дню радіо. Санкт-Петербург, 24-26 квіт. 2002 СПб .: Изд-во СПбГЕТУ "ЛЕТІ", 2002. С. 77-78.

    Adaptive management of the resource observation system

    Justification and choice of efficiency indicators of the adaptive control by observation system are considered. The main criteria of control quality assessment by a temporal system resource are given.

    Adaptive management, monitoring system, efficiency, time resource, the probability of performing a task

    Стаття надійшла до редакції 12 листопада 2013 р.


    Ключові слова: АДАПТИВНЕ УПРАВЛІННЯ / ADAPTIVE MANAGEMENT / СИСТЕМА СПОСТЕРЕЖЕННЯ / MONITORING SYSTEM / ЕФЕКТИВНІСТЬ / EFFICIENCY / ТИМЧАСОВОЇ РЕСУРС / TIME RESOURCE / ЙМОВІРНІСТЬ ВИКОНАННЯ ЗАВДАННЯ / THE PROBABILITY OF PERFORMING A TASK

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити