CC BY
42
doi: 10.24411/2409-5419-2018-10163
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ ОБЪЕКТНОЙ МОДЕЛИ ОТОБРАЖАЕМЫХ ДАННЫХ НА АВТОМАТИЗИРОВАННОМ РАБОЧЕМ МЕСТЕ КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКИХ СИЛ
МОРОЗОВ Павел Андреевич1
КРУТАЛЕВИЧ Юрий Александрович2
АНОШИН Роман Игоревич3
ЗЮЗИНА
Анастасия Дмитриевна4
Сведения об авторах:
1к.т.н., доцент кафедры автоматизированных систем управления Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны, Россия, Ярославль, mpa24@mail.ru
2адъюнкт кафедры автоматизированных систем управления Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны, Россия, Ярославль, ullia57@mail.ru
3начальник отделения управления батальона обеспечения учетного процесса Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны,
Россия, Ярославль, roman88an@gmail.com
4курсант Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны, Россия, Ярославль, zyuzina-1996@bk.ru
АННОТАЦИЯ
Одним из направлений сокращения времени принятия решения лицами боевого расчета комплексов средств автоматизации может выступать управление информацией, отображаемой на автоматизированном рабочем месте с помощью запросов оператора в терминах и понятиях естественно-подобного языка. Для реализации предлагаемого направления разработан способ предметно-графической объектной модели понятийного и графического представления структурных элементов отображаемых данных на автоматизированном рабочем месте комплекса средств автоматизации. Согласно разработанного способа предлагается рассматривать отображаемые данные на автоматизированном рабочем месте как совокупность понятийных единиц, представляющих структурные и функциональные стороны объектов управления. Совокупность всех понятий, определяющих образ каждого объекта управления, представляется в виде фрейма. Далее определяется тип и структура фреймов, образующих соответствующие множества. На этапе разработки предметной объектной модели осуществляется разделение множества фреймов, образующих фреймовую модель, по их типу, тем самым определяются фрейм-прототипы. На основе совокупности фрейм-прототипов формируется множество слотов, позволяющее определить множество классов, на основе которых формируется множество объектов, которое, в свою очередь, определяет соответствующие объекты управления информационной модели отображения. Далее разрабатываются графическая объектная модель, обеспечивающая графическое объектное представление объектов управления отображаемых данных на автоматизированном рабочем месте комплекса средств автоматизации в средствах визуализации. Объединение данных моделей на основе паттернов образует предметно-графическую объектную модель данных, отображаемых на автоматизированном рабочем месте комплекса средств автоматизации. Описание отображаемой информации автоматизированного рабочего места в виде предметно-графической объектной модели создает основу для использования естественно-подобных языков в запросах операторов автоматизированных рабочих мест комплексов средств автоматизации при формировании множества условий, определяющих необходимую оперативную информацию, выводимую на экран. Объектом исследования является система информационной поддержки процесса принятия решения комплексов средств автоматизации. Предмет исследования - способ информационной поддержки процесса принятия решения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: отображаемые данные на автоматизированном рабочем месте; объекты управления; фреймовая модель; фрейм-прототип; предметная объектная модель; графическая объектная модель; паттерн.
Для цитирования: Морозов П.А., Круталевич Ю.А., Аношин Р.И., Зюзина А.Д. Способ формирования предметно-графической объектной модели отображаемых данных на автоматизированном рабочем месте комплекса средств автоматизации Воздушно-космических сил // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2018. Т. 10. № 5. С. 26-36. do¡: 10.24411/2409-5419-2018-10163
Бурное развитие средств воздушно-космического назначения (СВКН) вероятного противника и сложность задач, решаемых лицами боевых расчетов (ЛБР) командных пунктов (КП), а также высокие требования к оперативности и качеству их решения обуславливают необходимость совершенствования процессов управления. В настоящее время это происходит в основном за счет оснащения КП комплексами средств автоматизации (КСА).
Для повышения информативности об оперативной обстановке, а также сокращения времени на принятие решения боевыми расчетами в современных КСА применяется информационная модель отображения (ИМО), в которой для управления всей информацией об оперативной обстановки на фоне цифровой карты местности используется многоуровневое пользовательское меню. ИМО представляет собой совокупность отображаемых данных на автоматизированном рабочем месте (ОД АРМ).
При существующем подходе, выполнение действий и распоряжений по объектам управления ЛБР выполняются путем последовательного выбора той или иной команды в соответствии с информационной моделью отображения. Однако в случае сложной оперативной обстановки, которая характеризуется резким возрастанием объема информации, ЛБР приходится выполнять ряд дополнительных действий для правильного принятия решения, что в свою очередь приводит к увеличению времени выполнения необходимой операции по объекту управления.
Одним из направлений сокращения времени принятия решения лицами боевого расчета КСА может выступать управление информацией, отображаемой на автоматизированном рабочем месте (АРМ) с помощью запросов оператора в терминах и понятиях естественно-подобного языка.
Решение этой задачи заключается в формировании оперативной информации, основанной на использовании моделей и способов работы с ними, которые учитывают различные аспекты представления и использования информационной модели отображения КСА в процессе выполнения задач боевым расчетом.
ОД АРМ, являясь для оператора КСА источником информации, на основе которой он формирует образ реальной обстановки, как правило, включают большое количество элементов. Учитывая различный семантический характер используемых элементов, ОД АРМ представляют собой совокупность взаимосвязанных объектов. Количество групп элементов ОД АРМ определяется степенью детализации описания состояний и условий функционирования объекта управления. Как правило, элемент ОД АРМ связан с каким-либо параметром объекта управления (ОУ).
При организации процесса обработки информации в системах отображения информации будем манипулировать следующими понятиями:
1. Статическая информация: относительно стабильная по содержанию информация, такая как координатная сетка, план, карта местности, государственная граница и т.д.
2. Динамическая информация: информация, переменная в определенном интервале времени по содержанию или положению на экране. Реально динамическая информация часто является функцией некоторых случайных параметров.
В связи с этим представляет интерес использование концептуального модельного представления ОД АРМ, обеспечивающего возможность формирования необходимой оперативной информации по условиям, определяющим структурно-функциональные свойства элементов ОД АРМ на естественно-подобном языке с использованием предметных понятий и терминов. Состав и структура концептуальной модели определяется предметным содержанием информационного ресурса, необходимого и достаточного для представления ОД АРМ с точки зрения выполнения поставленной задачи операторами.
Концептуальное представление ОД АРМ характеризуется рядом особенностей, которые обуславливают выбор фреймовой модели ОД АРМ из существующих видов концептуальных моделей (фреймовая, семантическая сеть, онтологии и т.п. [1]) в качестве модели:
1. ОД АРМ представляет структурные и функциональные элементы системы в виде графических и (или) буквенно-цифровых обозначений, выступающих в качестве самостоятельных структурных единиц. Каждая из структурных единиц характеризуется множеством свойств и атрибутов, которые в совокупности определяют образ, ассоциированный с соответствующим структурным элементом ОД АРМ. Совокупность всех понятий, определяющих образ каждого структурного элемента изделия, целесообразно представлять в виде фрейма.
2. ОД АРМ является детерминированной структурой, что обеспечивает единые правила формирования общей фреймовой модели системы из множества отдельных фреймов.
3. Как показывает анализ работ [2-6], связанных с формированием фреймовых моделей для разных предметных областей, подход к представлению ОД АРМ в виде фреймовой модели, предоставляет возможность использования предметных понятий и терминов естественного языка. Понятийная основа концептуальной модели ОД АРМ при таком подходе формируется посредством концептуального анализа содержания совокупности эксплуатационных документов на типовой КСА.
4. Использование фреймовой модели предоставляет возможность перехода к объектно-ориентированному представлению ОД АРМ, что служит основой для согласования с существующими моделями в СИП.
На начальном этапе необходимо отображаемые данные на автоматизированном рабочем месте комплекса
средств автоматизации представить в терминах предметной области. Для этого в качестве исходного информационного ресурса используется существующая информационная модель отображения, информация из базы данных КСА, ГОСТ, а также эксплуатационная документация на соответствующий КСА.
Из всей информации, отображаемой на автоматизированном рабочем месте комплекса средств автоматизации, определяется множество основных объектов управления (например «Воздушный объект», «Абонент», «Карта» и т.д.), а также множество возможных отношений между ними.
Такой способ описания предметной области позволяет представить ОД АРМ как совокупность объектов управления, которые представляют собой самостоятельные понятийные единицы и определяются несколькими самостоятельными частями, называемыми слотами. Такая информационная единица — многоуровневая, каждый слот верхнего уровня содержит в себе слоты нижнего уровня. Глубина вложения слотов может быть различной. Информационные единицы, структурированные таким образом, называются фреймами.
Под фреймом [7] понимается структура, описывающая некоторый сложный объект или абстрактный образ, или модель для представления некоторой концепции. Структура фрейма включает три основных типа данных: понятие (название фрейма), характеристика и значение характеристики. В этой связи можно считать, что во фрейме реализованы некоторые общие принципы, присущие организации базы данных, где как единицы выделяются объекты, характеристики и их значения. Базовым элементом фрейма является слот, который определяет атрибуты или процедурные знания, связанные с его атрибутами, для понятия, представленного фреймом.
Однако, отдельные фреймы не могут описывать динамические ситуации, когда некоторые характеристики, содержащиеся в структуре одного фрейма, вступают в ситуативную связь с характеристиками или явлениями, описанными в структуре другого фрейма. Для описания таких связей используются специальные слоты. В них указываются имена фреймов, с которыми есть связь у данного фрейма и существующие отношения. Фреймы, связанные отношениями, образуют так называемую семантическую сеть.
Выражения 1 и 2 формально определяют фрейм Е в виде упорядоченного множества (кортежа) слотов:
Е = <о,, с,,..., ои>, (1)
где каждый слот а, (I = 1, п) в общем виде имеет следующую структуру:
о, = (V 5,), (2)
где V, — множество значений слота о,, 5,— демон слота о.
Построение фреймовой модели требует учета различных аспектов представления объектов управления (ОУ) в предметных понятиях, в связи с чем предлагается учитывать два аспекта: сущностный и ролевой.
Сущностный аспект отражает наличие объектов управления (их сущностей), которые представляются в ОД АРМ.
Ролевой аспект отражает функциональную сторону системы в терминах действий, которые выполняют ОУ.
В соответствии с этим фреймовую модель ФМ ОД АРМ целесообразно формировать на основе фреймов двух видов: фреймов-экземпляров Ф1 и фреймов-ролей Ф2, причем для каждого вида фрейма правила построения имеют свои характерные особенности.
Фреймы-экземпляры создаются для всех объектов управления ОД АРМ. В качестве исходных данных для формирования фреймов-экземпляров выступает множество понятий, формируемое на основе концептуального анализа данных, содержащегося в ОД АРМ.
На примере КСА РТВ ряда «Фундамент» [8-9], одним из объектов управления является воздушный объект, для которого характерны определенные признаки и характеристики.
Каждый фрейм-экземпляр идентифицируется уникальным именем. Для учета названия фрейма «Воздушный объект» создается слот «Название», номера ВО — слот «Номер ВО», индекса — слот «Индекс ВО», типа воздушного объекта—слот «Тип ВО», количества самолетов в составе ВО — слот «Количество самолетов в составе ВО» и т.д.
Некоторые фреймы включают в свой состав ряд соответствующих фреймов, такие как «Формуляр ВО», состоящий из фреймов: «Фрейм тип 1», «Фрейм тип 2», «Фрейм тип 3», «Фрейм тип 4». Также фреймы «Тип ВО» содержит: «Фрейм ракета», «Фрейм самолет», «Фрейм вертолет» и т. д.
Слот «Номер ВО» определяет, какой из номеров ВО на данный момент задействован в системе: единый или машинный. Слот «Индекс ВО» используется для указания классификации ВО по предназначению: ИВО еще не установлен; воздушный противник; постановщик активных помех; заявочный самолет; самолет-нарушитель режимов полетов; контрольный самолет; самолет выполняющий боевую задачу. Слот «Тип ВО» используется для описания типа ВО: ракета, самолет, вертолет и т.д. В свою очередь, фрейм «ракета» содержит слоты: баллистическая, крылатая, специальная и т. д.
В результате объединения данных, полученных в ходе проведенного анализа, формируется общая структура фрейма—экземпляра для воздушного объекта (табл. 1).
Следует отметить, что совокупность Ф1 всех фреймов-экземпляров позволяет представить структурную модель ОД АРМ в терминах и понятиях предметной области.
Таблица 1
1. Имя фрейма Воздушный объект
2. Номер ВО единый машинный индивидуальный
3. Индекс ВО ИВО еще не установлен воздушный противник постановщик активных помех заявочный самолет самолет-нарушитель режимов полетов контрольный самолет самолет выполняющий боевую задачу
4. Тип ВО фрейм «ракета» фрейм «самолет» фрейм «вертолет» фрейм «планирующий аппарат» фрейм «космический аппарат»
п. Формуляр ВО фрейм «тип 1» - короткий (однострочный) фрейм «тип 2» - №(!ЫВО) фрейм «тип 3» - ИВО, ТВО, ОТ^ШО) фрейм «тип4» - полный (двухстрочный): ИВО, ТВО, №(МВО), Н, V
Однако, с помощью фреймов-экземпляров не представляется возможным описать функции и задачи, выполняемые ОУ в ОД АРМ.
Для решения этой задачи используется фрейм-роль.
При формировании фреймов-ролей основой выступает не структура системы, а выполняемые функции ОУ. Поэтому для формирования фреймов-ролей требуется определить множество всех функций и команд для объекта управления (функции ¥ = {¥(1), ¥(2),..., которые це-
лесообразно использовать для отражения функциональности ОД АРМ, и создать соответствующий набор функций и команд для всех объектов ОД АРМ.
Каждая функциональная команда в общем случае характеризуется набором используемых входных параметров С и результатов выполнения — выходных параметров С.. (рис. 1).
Предлагаемый подход к формированию фреймов-ролей заключается в том, что для каждой функциональной задачи (функции) ) I = 1, N, учитываются ее название и множество входных/выходных параметров. Формально структура всякого фрейма-роли К = Ф2 определяется упорядоченной тройкой компонентов < ), С, С.
С) — |сп,С/2,..., | C¡ = ^сп,с[2,...,щ, |
Рис. 1. Формализованное представление функциональной задачи (функции)
В соответствии с этим, помимо имени в структуре каждого фрейма-роли целесообразно использовать четыре слота: «Входные параметры», «Выходные параметры», «Функциональная задача (функция)» и «Команда управления».
В качестве значения слота «Функциональная задача (функция)» целесообразно использовать краткое название функциональной задачи (функции), отражающее группу выполняемых однотипных функциональных задач (например, «Определение местоположения», «Выдача радиолокационной информации», «Определение государственной принадлежности» и т.п.). Значением слота «Команда управления» является соответствующая команда согласно эксплуатационной документации (ЭД) на типовой КСА. В качестве значений слота «Входные параметры» и слота «Выходные параметры» целесообразно использовать названия входных/выходных параметров.
Например, для объекта управления «Воздушный объект», одной из функциональных задач является определение его местоположения, которая реализуется в меню КСА ряда «Фундамент» командой № 17 («Показать ВО») (табл. 2).
Для выполнения задачи используются два входных параметра — единый номер воздушного объекта (ВО) или машинный номер ВО. В результате выполнения задачи формируется ряд выходных параметра: «Координаты Х, У», «Координаты сетки Азимут-Дальность», «Координаты сетки ПВО», квитанция, графический примитив «Изображение» (ГПИзображение).
Наличие квитанции характеризует правильность или ошибку при вводе соответствующей команды.
Таблица 2
Имя фрейма «Показать ВО»
Функциональная задача (функция) Определение местоположения
Команда управления Команда №17
Входные параметры Единый номер воздушного объекта Машинный номер воздушного объекта
Выходные параметры Координаты Х,У Координаты сетки Азимут-Дальность (АЗ-Д) Координаты сетки ПВО Квитанция ГПИзображение
Следует отметить, что совокупность Ф2 всех фреймов-ролей позволяет представить функциональную модель ОД АРМ в терминах и понятиях предметной области.
Таким образом можно определить два множества Ф1 и Ф2 фреймов-экземпляров и фреймов-ролей, которые в совокупности образуют фреймовую модель (ФМ) ОД АРМ:
ФМ ОД АРМ = Ф1 и Ф2 (3)
В общем виде методика формирования ФМ ОД АРМ представлен на рис. 2.
ГОСТ
Комплект эксплуатационных документов КСА
Формирование множеств^ понятий А и отношений Я предметной области
Определение типов и структуры фреймов
Л
Фрей.11-экземпляр, фрейм-роль
Формирование множеств фреймов-экземпляров Ф1, фреймов-рол ей Ф3
, 1
ФМ ОД АРМ=Ф' иФ:
Рис. 2. Методика формирования фреймовой модели отображаемых данных на автоматизированном рабочем месте КСА
В качестве исходных данных для формирования ФМ ОД АРМ выступают соответствующий ГОСТ и комплект эксплуатационной документации КСА.
Фреймовые модели широко применяются в различных предметных областях, однако, обеспечивая концептуальное описание ОД АРМ в терминах и понятиях предметной области, она не содержит средств, которые предназначены для графического представления ОД АРМ. Отмеченное ограничение в использовании фреймовой модели требует разработки двух моделей: предметной объектной модели ОД АРМ (ПОМ) и графической объектной модели (ГОМ) ОД АРМ, согласование которых осуществляется в рамках одной предметно-графической объектной модели (ПГОМ) ОД АРМ.
Формирование ПОМ представляет собой самостоятельную задачу, которая требует учета и взаимного согласования целого ряда следующих аспектов в соответствии с принципами объектно-ориентированного подхода:
1. Предметное представление ОД АРМ в виде фреймовой модели ФМ ОД АРМ.
2. Графическое представление ОД АРМ в системах визуализации.
3. Графическое представление ОД АРМ в соответствии с ГОСТ.
Решение рассматриваемой задачи, с одной стороны, требует выделения из фреймовой модели ФМ ОД АРМ элементов, имеющих законченный предметный смысл (объект управления, наименование, значение, параметр, позиционное обозначение и т.п.), а с другой стороны, выделения в ОД АРМ графических элементов, несущих смысловую предметную нагрузку.
В соответствии с принципами объектно-ориентированного подхода [10] выделение таких элементов целесообразно выполнять в виде объектов, что определило название данной модели.
Построение предметной объектной модели (ПОМ) начинается с формирования фреймов-прототипов, определяющих на основе ФМ ОД АРМ структуру классов, которые являются основой для формирования множества объектов, соответствующих представлению ОД АРМ
Рис. 3. Общий принцип формирования предметной объектной модели ОД АРМ
в языковых терминах и понятиях предметной области. Исходными данными для этого является множество фреймов, образующих ФМ ОД АРМ. Каждый из фреймов необходимо поставить в соответствие одному из двух типов фреймов: фреймов-экземпляров Ф1 и фреймов-ролей Ф2.
В соответствии с этим целесообразно определить два типа фреймов-прототипов ФП и ФП (рис. 3).
На основе совокупности фреймов-прототипов ФП и ФП формжруетсяобъединенноемножество^={с1,с2,... см} слотов по следующему правилу:
ПОМ =(К,0,Еп)
(5)
П = ъ(Ф1п) иа(ФП),
(4)
где — ^(ФП) набор всех слотов фреймов-прототипов ФП .
Дальнейший анализ совокупности слотов О направлен на их классификацию в соответствии с принципами объектно-ориентированного подхода.
Для этого множество О разбивается на три подмножества:
ОВ — совокупность слотов, которые имеют визуализируемое представление на АРМ КСА (надпись, условное обозначение, объект управления и т.п.);
ОС — совокупность слотов-скаляров, которые не используются при визуализации информации (эллиптический центр антенны и т.п.);
Од — совокупность слотов, значениями которых являются демоны (выдача радиолокационной информации от источника к потребителю и т.п.).
Следуя принципам объектно-ориентированного подхода, на основе множества слотов ОВ целесообразно сформировать совокупность НК типов классов. Множество слотов ОС — определяет совокупность НП полей классов, а множество слотов-демонов Од — совокупность НМ типов методов классов.
Проведенная классификация упорядочивается представлением, определяемым ФМ ОД АРМ, которое определяет соответствующие поля и методы, задающие структуру каждого типа класса.
Это позволяет сформировать множество классов К = {К1,К2,...,К ок}, которые определяют предметное описание ОД АРМ, соответствующее объектно-ориентированному подходу к декомпозиции ФМ ОД АРМ.
Для формирования предметного объектно-ориентированного представления ОД АРМ с каждым фреймом ОД АРМ сопоставляются соответствующие классы К(^) с К и производится заполнение полей этих классов значениями, определяемыми слотовой структурой фрейма К.
На основе каждого из классов К. формируется множество объектов О(К), которые определяют соответствующие структурные элементы ОД АРМ. В соответствии с этим ПОМ представляется в виде:
где множество объектов О = 0(К1) и 0(К2)и,...,0(К&) определяет все элементы ОД АРМ, а отображение Еп : К ^ О определяется произведенной классификацией
о(к.), ] = ЩК.
Таким образом, предлагаемая предметная объектная модель определят не только объектное представление, но и задает соответствие между объектами управления информационной модели отображения и предметными понятиями, связанными с этими объектами.
Предлагаемый принцип формирования ПОМ обеспечивает возможность работать в СИП с объектами управления в терминах и понятиях предметной области.
В СИП для представления объектов управления ОД АРМ при формировании графической объектной модели (ГОМ) используются базовые графические элементы, которые предоставляются графическими системами комплексов средств автоматизации. В соответствии с ГОСТ 27459-87. «Системы обработки информации. Машинная графика. Термины и определения», ГОСТ 27817-88. «Системы обработки информации. Машинная графика. Функциональное описание ядра графической системы», ГОСТ Р50716-94. «Информационные модели отображения элементов единой радиолокационной системы», данные базовые элементы называются графическими примитивами вывода (ГП) [11-12].
Правила построения ОД АРМ, изложенные в данных нормативных документах, являются основой для определения множества примитивов вывода, которые целесообразно использовать при визуализации графической информации, выводимой на экран АРМ оператора.
Следует отметить, что на экране АРМ КСА возможно отображение нескольких видов графической информации: формуляров, справок, таблиц, подсказок.
Под графической информацией понимается информация в виде координатно-картографической и таблично-знаковой информации, а также в виде линий и геометрических фигур для отображения на экране государственной границы, приграничных полос, коридоров пролета, воздушных линий, запретных зон, карт местности и т. п.
Построение ГОМ связывается с представлением объектов управления ОД АРМ средствами визуализации СИП, использующими графические примитивы вывода ГП. На основе правил построения графических элементов ОД АРМ, изложенных в нормативных документах, определяется множество графических примитивов вывода Г = {ГПГП2,...}, используемых для визуализации объектов О. При этом с каждым объектом о е О сопоставляется совокупность графических примитивов ГП(>) с Г,
которая формирует графический контекст ГК(о) для визуализации одного объекта о е О . В соответствии с этим ГОМ представляется в виде:
ГОМ = (Г,о,л)
О (6)
где отображение А: Г ^ О определяется совокупностью соответствий ГП(о), о е О.
Для совмещения понятийного и графического представления объектов управления предлагается использовать объектную модель на основе паттернов [13-15]. Паттерн следует рассматривать как шаблон (виджет), предназначенный для визуального представления предметных понятий, соответствующих структурным элементам ОД АРМ КСА. Использование паттернов позволяет обеспечить согласование объектов ПОМ ОД АРМ с примитивами вывода, определяемыми возможностями графической системы СИП.
Всякий паттерн п формируется в виде объектной структуры, в которой осуществляется сопоставление предметных понятий ПОМ с графическими единицами визуализации. В соответствии с этим, всякий паттерн п формально представляется в виде двухэлементного кортежа, в котором одновременно отражены предметный и графический аспекты элементов ОД АРМ:
п = <О(п), ГП(п)>
(7)
В структуре каждого паттерна п одновременно отражены два аспекта элементов ОД АРМ — предметный и графический.
Предметный аспект в структуре паттерна представляется набором объектов О(п) с ПОМ, а графический — набором ГП(п) с ГОМ.
Паттерны формируются для каждого типа элементов ОД АРМ с учетом их предметного объектного описания в ПОМ и используемых графических примитивов вывода. Например, такие объекты ПОМ, как «Единый номер», «Машинный номер», «Название» и другие, которые в ОД АРМ КСА представляются в виде надписей, целесообразно представить в виде графического прими-
тива ГПТекст. Такие объекты, как «Государственная граница», «Коридоры пролета», «Местные воздушные линии», «Радиолокационное поле» в ОД АРМ представляются в виде линий, и их можно представить в виде графического примитива ГП_ .
А Линия
Разнообразие графических примитивов определяется видом и сложностью визуализируемого объекта. При этом одни и те же примитивы могут использоваться при построении паттернов разных объектов. С другой стороны, создание паттернов объектов может требовать использования собственных уникальных графических примитивов вывода, так что, для каждого объекта ПОМ должны быть определены соответствующие графические примитивы вывода.
На рис. 4 иллюстрируется ринцип формирования паттерна «Формуляр ВО полный (двухстрочный)».
На 0-м знакоместе отображается символ-вектор воздушного (движущегося) объекта, который состоит из координатной точки и прямой линии, исходящей из нее, при этом координатная точка расположена в начале символа-вектора и определяет местоположение ВО. Линия, исходящая из координатной точки, указывает направление движения ВО и вращается в соответствии с изменением курса ВО.
На 1-8-х знакоместах 1-2 строк отображаются символы, цифры, буквы, которые могут выделяться миганием, цветом, яркостью и размером для привлечения внимания оператора АРМ.
Цвет формуляра ВО определяет его государственную принадлежность («Свой», «Чужой», «Неопознанный»), а также природу ВО (реальный, тренажный или эталонный).
Цвет символов, цифр и букв на 1-8 знакоместах формуляра ВО всегда совпадает с цветом символа-вектора ВО.
Предметную объектную основу паттерна «Формуляр ВО полный (двухстрочный)» составляют такие объекты, как: «Индекс ВО» (И), «Номер единый» (№Е), «Распоряжения от ВКП и характеристики ВО» (РХ), «Высота ВО» (Н), «Скорость ВО» (V). Графическую объектную основу паттерна «Формуляр ВО полный (двухстрочный)» составляют графические примитивы текст (ГП ), прямоугольник (ГП ), точка (ГП ), ли-
4 1 екст'' А ^ 4 Прямоугольник" 4 Точка''
ния (ГП„ ), а также «ГП , » (Тип ВО).
4 Линия'7 Изображение 4 '
Рис. 4. Элементы графического паттерна «Формуляр ВО полный (двухстрочный)
В соответствии с иерархическим принципом структуризации паттернов, сформулированным выше, в паттерне «Формуляр ВО полный (двухстрочный)» использован графический примитив ГП„ „ , который является классом
т А Изображение^ А
ПОМ и соответствуют структурному элементу «Тип ВО».
Это означает, что данный структурный элемент имеет собственный паттерн (табл. 3).
Таблица 3
Содержание информации Графическое изображение
1 Самолет:
-стратегический
-тактический £
-беспилотный
-легкомоторн ый
-палубный
2. Вертолет о
3. Ракета
Подобным образом могут быть сформированы и структурированы паттерны для других понятий. Определенное таким образом множество паттернов п = {п1, п2,...} в совокупности с ПОМ и ГОМ определяет предметно-графическое объектное описание ОД АРМ КСА, которое целесообразно представить в виде предметно-графической объектной модели ПГОМ:
ПГОМ = (тс, ПОМ, ГОМ) (8)
В общем виде структура способа формирования предметно-графической объектной модели ОД АРМ КСА (рис. 5).
Таким образом, описание ОД АРМ в виде ПГОМ создает основу для использования естественно-подобных языков в запросах операторов АРМ КСА при формировании множества условий, определяющих необходимую оперативную информацию, выводимую на экран АРМ.
Также следует отметить, что особенностью предлагаемого предметно-графического объектного описания ОД АРМ КСА является использование совокупности предметных и графических моделей в качестве информационного ресурса, что позволяет совместить два соответствующих аспекта представления объектов управления ОД АРМ КСА.
Данный способ, в отличие от известных, основан на совместной объектной декомпозиции объектов управления ОД АРМ и предложенной концептуальной модели ОД АРМ на основе фреймов, что позволяет в рамках единой модели на основе паттернов объектов управления согласовать понятийное и графическое представление ОД АРМ КСА.
Комплект эксплуатационных документов на КСА
О
ГОСТ
"X"
Формирование множеств понятий и отношений/? предметной области
Формирование графической объектной модели ОД АРМ КСА Г0М = (Г,0,ЕГ)
Формирование фреймовой модели ОД АРМ КСА ФМ ОД = Ф' иФ! Формирование предметно-графической объектной модели ОД АРМ на основе паттернов ПГОМ = (я,ПОМ,ГОМ) ПГОМ
ФМ ОД , АРМ
Формирование предметной объектной модели ОД АРМ КСА ПОМ =(к,6,Е„) ПОМ
Рис. 5. Общая структура способа формирования предметно-графической объектной модели ОД АРМ
Vol 10 No 5-2018, H&ES RESEARCH AVIATION, SPASE-ROCKET HARDWARE
Литература
1.Гаврилова Т.А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер, 2000. 384 с.
2. Говорков А.С., АхатовР.Х. Исследование информационного образа изделия при технологической подготовки производства // Решетнёвские чтения: материалы XIII междунар. науч. конф.: в 2 ч. Ч. 2 / под общ. ред. И. В. Ковалева. Красноярск: СибГАУ, 2009. С. 400-401.
3. Жук М.А., Омельченко Т. В. Моделирование процесса аккумуляции знаний о рынке труда на базе фреймового представления // Вестник Оренбургского государственного университета. 2010. № 13. С. 266-272.
4. МошевЕ.Р., РомашкинМ.А. Разработка концептуальной модели поршневого компрессора для автоматизации информационной поддержки динамического оборудования // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2013. № 10. С. 28-31.
5. Швецов А. Н. Метод формирования концептуальной модели предметной области в задачах проектирования распределенных интеллектуальных информационных систем. Интеллектуальные системы // Труды пятого Международ. Симпозиума. М.: МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2002. С. 49-51.
6. Шувал-Сергеев Н. А. Методика формирования операционных эскизов // Материалы VI всероссийской межвузовской
конференции молодых ученых (14-17 апреля 2009 года). СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. Т. 33. С. 269-275.
7. Минский М. Фреймы и представление знаний. М.: Энергия, 1979. 150 с.
8. Руководство по применению 44Б6. Информацион-ная модель отображения КСА. Часть 3. АСГК.461262.002 РП2, 149 с.
9. Руководство по применению 44Б6. Порядок ввода основных команд на АРМ КСА. Часть 4. АСГК.461262.002 РП3. 85 с.
10. Буч Г., Максимчук Р. А., ЭнглМ., ЯнгБ. Дж., Коналлен Д., Хьюстон К. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений: пер. с англ. 3-е издание. М.: Вильямс, 2008. 720 с.
11. Блинова Т.А., ПоревВ.Н. Компьютерная графика. К.: Юниор, СПб.: КОРОНА принт, К.: Век+, 2006. 520 с.
12. Петров М.Н., МолочковВ. П. Компьютерная графика. СПб.: Питер, 2002. 735 c.
13. FowlerM. Patterns of Enterprise Application Architecture. Boston: Addison-Wesley, 2002. 511 p. ISBN-13: 007-6092019909.
14. Гамма Э., Хэлм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования: пер с англ. СПб.: Питер, 2007. 366 с.
15.Фримен Э., Фримен Э., Сьерра К., Бейтс Б. Паттерны проектирования: пер с англ. СПб.: Питер, 2011. 656 с.
A METHOD OF FORMING A SUBJECT-OBJECT MODEL OF THE GRAPHICS DATA DISPLAYED ON THE AUTOMATED WORKSTATION OF THE AUTOMATION SYSTEMS
PAVEL A. MOROZOV,
Yaroslavl, Russia, mpa24@mail.ru
ANASTASIA D. ZYUZINA,
Yaroslavl, Russia, zyuzina-1996@bk.ru
YURIY A. KRUTALEVICH,
Yaroslavl, Russia, ullia57@mail.ru
ROMAN I. ANOSHIN,
Yaroslavl, Russia, roman88an@gmail.com
KEYWORDS: the data displayed on the automated workplace; facilities management; frame model; frame prototype; subject-object model; a graphical object model; a pattern.
ABSTRACT
One of the ways of reducing the time of decision by persons of martial calculation of automation systems may be the management information displayed on the automated workstation using the operator's requests in terms and notions of natural-like language. To implement the proposed directions developed spool piece graphic object model, a conceptual and graphical representation of the structural elements on an automated workplace of automation.
According to the developed method proposes to consider view at the automated workstation as a set of conceptual units representing structural and functional aspects of facilities management. The set of all concepts that define the way each object management is presented in the form of a frame. Next, it defines the type and structure of frames that form a matching set. At the development stage subject object model assisted separation of a plurality of frames forming a
frame model type, thus determines the frame-prototypes. On the basis of a set of frame-prototypes is formed by a plurality of slots to determine the set of classes, which form the basis for a set of objects, which, in turn, determines the corresponding control objects of the information model mapping. Further develop graphic object model, providing a graphical object representation of the control objects of the displayed data on the automated workplace of automation in the visualization tools. Integrating data models on the basis of patterns forms the subject-object model of the graphics data displayed on the automated workplace of automation. Description of the displayed information automated work Mestas the subject graphical object model provides the basis for the use of natural-like languages to query operators automated workflow s automation equipment in the formation of a set of conditions that determine the necessary operational information displayed on the screen. The object of research is the system of information support of decision-making process of automation systems. Subject of research - the method of information support of decision-making process.
REFERENCES
1. Gavrilova T. A., Khoroshevskiy V. F. Bazy znaniy intellektual'nykh sistem [Fnowledge Bases of intelligent systems]. St. Petesburg: Peter, 2000. 384 p. (In Russian)
2. Govorkov A. S., Akhatov R. H. Issledovanie informatsionnogo obraza izdeliya pri tekhnologicheskoy podgotovki proizvodstva [Investigation of the image information of the product when technological preparation of production]. Reshetnevskie chteniya: materialy XIII mezhdunarodnoy nauchroy konferentsii [Resetdevice reading: proceedings of the XIII Intern. scientific. Conf.: 2 pt. Pt. 2]. Krasnoyarsk: Reshetnev Siberian State University of Science and Technology (Reshetnev University) Publ., 2009. Pp. 400-401. (In Russian)
3. Zhuk M. A., Omelchenko T. V. Modeling of process of accumulation of knowledge about the labour market based on frame-presentation. Vestnik of the Orenburg State University. 2010. No. 13. Pp. 266-272. (In Russian)
4. Moshev E.R., Romashkin M. A. Development of conceptual model of piston compressor for automation of informational support of rotating equipment. Khimicheskoe i Neftegazovoe Mashinostroenie [Chemical and petroleum engineering]. 2013. No. 10. Pp. 28-31. (In Russian)
5. Shvetsov A. N. Metod formirovaniya kontseptual'noy modeli predmetnoy oblasti v zadachakh proektirovaniya raspredelennykh intellektual'nykh informatsionnykh sistem/ Intellektual'nye sistemy [A method of forming a conceptual domain model in the problem
of design of distributed intelligent information systems. Intelligent systems]. Trudy Pyatogo Mezhdunarodnogo Simpoziuma [Proc. The Fifth International. Symposium]. Moscow: MGTU imeni N. Uh. Bau-man Publ., 2002. Pp. 49-51. (In Russian)
6. Shuval-Sergeev N. A. Metodika formirovaniya operatsionnykh es-kizov [The formation methods of operating sketches]. Materialy VI vse-rossiyskoy mezhvuzovskoy konferentsii molodykh uchenykh [Materials of VI all-Russia interuniversity conference of young scientists]. St. Peterburg: ITMO University Publ., 2009. Vol. 33. Pp. 269-275. (In Russian)
7. Minsky M. Freymy i predstavlenie znaniy [Frames and knowledge representation]. Moscow: Energiya, 1979. 150 p. (In Russian)
8. Rukovodstvo po primeneniyu 44B6. Informatsionnaya model' otobrazheniya KSA [Guidance on the application of 44E6. The information mapping model KSA]. Pt. 3. ASGK.461262.002 DR2. 149 p. (In Russian)
9. Rukovodstvo po primeneniyu 44B6. Poryadok vvoda osnovnykh komand na ARM KSA [Guidance on the application of 44E6. How to enter basic commands into the arm of the KSA]. Pt. 4. ASGK.461262.002 IS3. 85 p. (In Russian)
10. Booch G., Maksimchuk R. A., Engle M. W., Young B. J., Conallen J., Houston K. A. Object-Oriented Analysis and Design with Applications. 3rd ed. Addison-Wesley Professional, 2007. 717 p.
11. Blinova T. A., Porev V. N. Komp'yuternaya grafika [Computer graphics: a tutorial]. Kyiv: Yunior, St. Petersburg: KORONA print, Kyiv: Vek+, 2006. 520 p. (In Russian)
12. Petrov M. N., Molochkov V. P. Komp'yuternaya grafika [Computer graphics: a Textbook]. St. Petesburg: Peter, 2002. 573 p. (In Russian)
13. Fowler M. Patterns of Enterprise Application Architecture. Boston: Addison-Wesley, 2002. 511 p. ISBN-13: 007-6092019909.
14. Gamma E., Helm R., Johnson R., Vlissides J. Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison-Wesley Professional, 1995. 395 p.
15. Freeman E., Freeman E., Sierra K., Bates B. Head First Design Patterns. O'Reilly Media, 2004. 642 p.
INFORMATION ABOUT AUTHOR:
Morozov P. A., PhD, Associate Professor of automated control systems of Yaroslavl higher military school of antiaircraft defense; Krutalevich Yu. A., Postassistant of the Department of automated control systems of Yaroslavl higher military school of antiaircraft defense; Anoshin R. I., Chief of office of "Foundation-M" KTU RTC BOUP Yaroslavl higher military school of antiaircraft defense. Zyuzina A. D., Student of the Yaroslavl higher military school of antiaircraft defense.
For citation: Morozov P.A., Krutalevich Yu.A., Anoshin R.I., Zyuzina A.D. A method of forming a subject-object model of the graphics data displayed on the automated workstation of the automation systems. H&ES Research. 2018. Vol. 10. No. 5. Pp. 26-36. doi: 10.24411/24095419-2018-10163 (In Russian)
