Временной мультиконфигурационный анализ систем обработки постполетной информации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.17, кандидат наук Трокоз, Дмитрий Анатольевич

• Трокоз, Дмитрий Анатольевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Трокоз, Дмитрий Анатольевич

Оглавление

Введение

Глава 1 Обзор математических аппаратов для моделирования обработки данных в системах авиационных комплексов радиолокационного дозора и наведения

1.1 Общие сведения об авиационных комплексах радиолокационного дозора и наведения

1.2 Проблемы производительности при обработке больших объемов постполетных данных

1.3 Классификация математических аппаратов

1.4 Выбор математического аппарата для моделирования процесса обработки данных больших объемов

1.5 Иерархические цветные функциональные временные сети Петри

Выводы

Глава 2 Разработка основ теории многопоточных сетей

2.1 Многопоточные сети

2.1.1 Информационные позиции

2.1.2 Потоковые позиции

2.1.3 Функциональные переходы

2.1.4 Освобождающие переходы

2.1.5 Организация критических секций

2.2 Формальное задание многопоточных сетей

2.2.1 Вспомогательные операторы и предикаты

2.2.2 Множество функциональных переходов

2.2.3 Множество освобождающих переходов

2.2.4 Множество информационных позиций

2.2.5 Множество потоковых позиций

2.3 Формализация этапов процесса моделирования многопоточных сетей

2.3.1 Необходимые и достаточные условия разрешения срабатывания функционального перехода

2.3.2 Необходимые и достаточные условия разрешения срабатывания освобождающего перехода

2.3.3 Формальное определение очередного срабатывающего перехода

2.3.3 Формирование подмножества входных фишек для заданного разрешенного функционального перехода

2.3.4 Формирование подмножества входных фишек для заданного разрешенного освобождающего перехода

2.3.5 Формирование подмножества выходных фишек для заданного функционального перехода и подмножества входных фишек

2.3.6 Формирование подмножества выходных фишек для подмножества входных фишек при срабатывании освобождающего перехода

2.3.7 Формальное определение окончания процесса моделирования

2.4 Формализация процесса моделирования многопоточных сетей с использованием рекурсивного подхода

2.4.1 Формальное описание состояния модели

2.4.2 Формальное описание процесса моделирования

2.4.3 Формальное описание Л^-го шага моделирования

2.4.4 Рекурсивное определение процесса моделирования

2.4.5 Обобщенная формализация процесса моделирования

Выводы

Глава 3 Разработка натурной и математической моделей анализа данных в системе АК РЛДН

3.1 Организация загрузки данных в систему АК РЛДН

3.2 Натурная модель

3.3 Методика построения временных моделей масштабируемых систем параллельной обработки данных с использованием многопоточных сетей

3.4 Разработка математической модели

3.4.1 Выбор инструментальных средств для разработки математической модели

3.4.2 Первый уровень модели

3.4.3 Второй уровень модели. Переход Load data to DB

3.4.4 Третий уровень модели. Переход Readfilesize and header

3.4.5 Третий уровень модели. Переход Read file in buffer

3.4.6 Третий уровень модели. Переход Read codogramm from buffer

3.4.7 Четвертый уровень модели. Переход Read codogramm header

3.4.8 Четвертый уровень модели. Переход Write codogramms to DB

Выводы

Глава 4 Исследование математической модели и разработка требований к программно-техническим средствам моделируемой системы

4.1 Сравнительный анализ производного и базового класса сетевых моделей

4.1.1 Система моделирования MTN Tools

4.1.2 Сравнительный анализ систем моделирования CPN Tools и M77V Tools

4.2 Генерация входных данных для натурного моделирования

4.3 Натурное моделирование

4.4 Математическое моделирование

4.5 Анализ результатов математического моделирования

Выводы

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение А. Полученные свидетельства

Приложение Б. Акты о внедрении

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Временной мультиконфигурационный анализ систем обработки постполетной информации»

Введение

Одной из основных проблем, возникающих при использовании систем дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО), является слежение (контроль) за процессом эксплуатации. Поэтому в состав радиолокационного комплекса (РЖ) входят средства объективного контроля (СОК), обеспечивающие документирование и анализ состояния технических средств РЛК, фиксирование радиолокационной обстановки и действий операторов [1]. Для обработки постполетной информации, зарегистрированной радиолокационными комплексами, используются вычислительные системы, которые требуют значительных аппаратных ресурсов и применения алгоритмов параллельной обработки данных.

Актуальность темы. Современные вычислительные системы параллельной обработки данных используются во многих технических отраслях, особенно в тех, где требуется провести оперативный анализ данных. При разработке таких систем возникает сложная задача, заключающаяся в определении наиболее подходящей многоядерной аппаратной конфигурации, которая, с одной стороны, позволила бы провести обработку данных в заданные сроки, а с другой - была бы наименее дорогостоящей. Наиболее эффективным решением этой задачи является разработка модели, которая бы позволяла не только определять время обработки данных системой, но и изменять параметры аппаратной конфигурации моделируемой параллельной системы без внесения существенных изменений в модель.

К вычислительным системам параллельной обработки данных относится наземный комплекс обработки и дешифрирования информации (НКОД) для авиационного комплекса радиолокационного дозора и наведения (АК РЛДН), разработка которого ведется в настоящее время ОАО «НПП «Рубин» совместно с концерном радиостроения «Вега».

При разработке модели временного анализа этой системы, как и моделей подобных систем параллельной обработки данных, важным недостатком

существующих подходов к построению математических моделей явилось малое внимание, отведенное проблеме изменения числа параллельных потоков в модели без изменения ее топологии.

Поэтому разработка и формализация методики построения мультиконфигурационных моделей временного анализа масштабируемых систем параллельной обработки постполетных данных, является актуальной задачей, которая решается в данном диссертационном исследовании.

В основе настоящего исследования лежат результаты работ в области: теории высокоуровневых сетей Петри (К. Jensen, Lars М. Kristensen, Д.А. Зайцев), анализа систем параллельной обработки данных (Wlodek М. Zuberek, Krishna М. Kavi, B.B. Кузьмук), создание и применение АК РЛДН (B.C. Верба, В.И. Меркулов), моделирование дискретных систем (Е. Киндлер, И.В. Максимей).

Целью диссертационной работы является совершенствование теоретической базы для построения мультиконфигурационных моделей временного анализа масштабируемых систем многопоточной обработки данных и разработка модели параллельной обработки постполетных данных для авиационных комплексов радиолокационного дозора и наведения, позволяющей исследовать быстродействие системы для различных аппаратных конфигураций.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены частные задачи:

1. Создание подкласса сетевых моделей, именуемых далее многопоточными сетями, позволяющего строить мультиконфигурационные модели временного анализа систем параллельной обработки информации.

2. Разработка методики построения временных моделей масштабируемых систем параллельной обработки данных с использованием многопоточных сетей, которая позволяет унифицировать процесс создания мультиконфигурационных моделей временного анализа аппаратно-программных систем обработки информации.

3. Формализация процесса моделирования с использованием многопоточных сетей, позволяющая для заданной топологии модели и ее начального состояния определить результирующее состояние модели.

4. Разработка и апробация математической модели обработки данных для системы АК РЛДН с использованием многопоточных сетей, позволяющей исследовать быстродействие системы для различных аппаратных конфигураций.

Объектом исследования являются процесс обработки данных в системе АК РЛДН.

Предметом исследования является модель процесса обработки постполетной информации в системе АК РЛДН.

Методы исследования. Проведённые в работе исследования базируются на теории сетей Петри, алгебре множеств и исчислении предикатов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Предложен подкласс сетевых моделей, названных многопоточными сетями, в котором, в отличии от подобных подклассов, для разделения потоков команд и данных определены два типа позиций и переходов, что позволяет изменять число параллельных потоков в модели без изменения ее топологии.

2. Разработана методика построения временных моделей масштабируемых систем параллельной обработки данных с использованием многопоточных сетей, отличительной особенностью которой является возможность преобразования алгоритма работы исследуемой системы в соответствующую многопоточную сеть, что позволяет унифицировать процесс разработки мультиконфигурационных моделей временного анализа аппаратно-программных систем обработки информации.

3. Предложено рекурсивное представление процесса исследования объекта моделирования, позволяющее рассчитать результирующее состояние модели для ее начального состояния и заданной топологии, которое в отличии от других формализмов использует топологию модели в качестве параметра, что позволяет аналитически описать любую многопоточную сеть.

Теоретическая значимость исследования обусловлена тем, что разработан и формализован новый подкласс сетевых моделей, который позволяет строить модели временного анализа многопоточных систем обработки данных и изменять их характеристики без изменения топологии.

Практическая ценность работы состоит в том, что была разработана математическая модель с использованием предложенного подкласса сетевых моделей и проведено моделирование, результаты которого позволили определить наиболее подходящую аппаратную конфигурацию для системы динамического воспроизведения и обработки информации (СДВОИ) и наземного комплекса обработки и дешифрирования информации (НКОД), используемых для обработки постполетной информации, регистрируемой АК РЛДН, что подтверждается актами внедрения результатов исследования диссертационной работы. Разработана система моделирования MTN Tools, позволяющая исследовать модели построенные с использованием многопоточных сетей.

Определены границы практического применения результатов исследования. Описаны условия, которым должны соответствовать системы, чтобы исследовать их с помощью предложенного в диссертации подхода. Это класс систем обработки постполетных данных, то есть данных, которые были зарегистрированы и не изменяются после регистрации, а их обработка должна выполняться за ограниченный промежуток времени.

Область исследования. Содержание диссертации соответствует паспорту специальности 05.13.17 "Теоретические основы информатики" (технические науки) по следующим областям исследований:

п. 2 "Исследование информационных структур, разработка и анализ моделей информационных процессов и структур".

п. 5 "Разработка и исследование моделей и алгоритмов анализа данных, обнаружения закономерностей в данных и их извлечениях, разработка и исследование методов и алгоритмов анализа текста, устной речи и изображений";

п. 10 "Разработка основ математической теории языков и грамматик, теории конечных автоматов и теории графов";

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Подкласс сетевых моделей, названных многопоточными сетями, который позволяет строить временные мультиконфигурационные модели многопоточных систем обработки данных.

2. Рекурсивное описание процесса моделирования, позволяющее рассчитать результирующее состояние модели, созданной с использованием многопоточных сетей, для ее начального состояния и заданной топологии.

3. Методика построения временных моделей масштабируемых систем параллельной обработки данных с использованием многопоточных сетей.

4. Система моделирования MTN Tools, позволяющая исследовать модели построенные с использованием многопоточных сетей.

5. Математическая модель обработки данных для системы АК РЛДН, разработанная с использованием многопоточных сетей, позволяющая исследовать быстродействие системы для различных аппаратных конфигураций.

Достоверность научных положений подтверждена в ходе экспериментальных работ и опытной эксплуатации диагностической системы СДВОИ для комплекса А-50 и системы НКОД для комплекса А-100, разработанных с использованием алгоритмов, моделей и методик, предложенных в диссертационном исследовании. Была подтверждена работоспособность данных систем, используемых на этапах проектирования и эксплуатации авиационных радиолокационных комплексов. Закупленные с использованием результатов

моделирования аппаратные средства НКОД подтвердили свои характеристики по быстродействию.

Реализация и внедрение результатов диссертационной работы

Диссертационная работа выполнялась в рамках научно-исследовательских работ, проводимых в Пензенском государственном университете, и внедрялась в ходе выполнения опытно-конструкторских работ в ОАО «НПП «Рубин», г. Пенза, в ОАО «концерна «Вега», г. Москва (2 акта внедрения). Акты внедрения:

- Технологическая система динамического воспроизведения и обработки информации, регистрируемой в модернизированном изделии «Р» для самолётов А-50 - в ОАО «концерн «Вега» г. Москва; ОАО «НПП «РУБИН»;

- Наземный комплекс обработки и дешифрирования информации для самолётов А-100 - «ПРЕМЬЕР-НКОД» - ОАО «концерн «Вега» г. Москва, ОАО «НПП «РУБИН»;

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• VIII международная научно-техническая конференция «Новые информационные технологии и системы», Пенза 2008.

• I международная научно-практическая конференция «Молодёжь. Наука. Инновации» Пенза, 2010.

• IX международная научно-техническая конференция «Новые информационные технологии и системы», Пенза 2010.

• V международная научно-практическая конференция «Молодёжь. Наука. Инновации» Пенза, 2012.

Также основные результаты работы докладывались на ежегодных конференциях проводимых «ОАО «НПП Рубин» и в Пензенском государственном университете.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 печатных работы, в том

числе 8 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 13 свидетельств об

и

официальной регистрации программ для ЭВМ. Все результаты, составляющие содержание диссертации, получены автором самостоятельно.

Личный вклад соискателя состоит в непосредственном участии в разработке алгоритмов и программного обеспечения модулей параллельной загрузки и обработки постполетных данных, о чем свидетельствуют 13 свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ. Указанные модули были разработаны автором в части параллельных алгоритмов загрузки и обработки постполетной информации и использованы им для получения исходных данных для моделирования. Соискателем самостоятельно разработан и формализован подкласс сетевых моделей, названных многопоточными сетями, и предложена методика построения временных моделей масштабируемых систем параллельной обработки данных с использованием многопоточных сетей. Методика использовалась для разработки временной модели параллельной загрузки данных, позволяющей исследовать быстродействие аппаратно-программных комплексов для различных аппаратных конфигураций. Автором было проведено моделирование, которое позволило определить наиболее подходящую аппаратную конфигурацию для разрабатываемых АК РЛДН, что подтверждается 2 актами о внедрении результатов диссертационного исследования.

Глава 1 Обзор математических аппаратов для моделирования обработки данных в системах авиационных комплексов радиолокационного дозора и наведения

1.1 Общие сведения об авиационных комплексах радиолокационного дозора и наведения

При построении системы обработки постполетной информации для авиационных радиолокационных комплексов воздушного базирования необходимо провести анализ области применения данных систем. Помимо использования таких систем на новейших самолётах, было бы целесообразно их использование на находящихся в эксплуатации комплексах. Для этого необходимо рассмотреть номенклатуры решаемых задач, которые присущи существующим и разрабатываемым АК РЛДН.

В СССР первой системой АК РЛДН (дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО)) стали комплексы разведки и управления «Лиана», установленные на самолётах Ту-126 (рисунок 1), созданных базе грузового Ту-96 в начале 60-х годов, и которые были предназначены для решения задач наведения и управления в условиях конкретного театра военных действий - Крайнего Севера. Это был практически единственный реализованный в СССР проект, в результате осуществления которого удалось надёжно прикрыть радиолокационным контролем малолюдные и опасные с точки зрения авиационного и ракетного нападения арктические районы страны.

Комплексы ДРЛО на базе Ту-126 позволили получить опыт создания и эксплуатации самолетных комплексов разведки и управления и одновременно выявить недостатки в работе этих систем. Эти недостатки были связаны с недостаточным уровнем их компьютеризации и автоматизации обработки получаемой информации, а также низким уровнем надёжности применяемой Авионики [2]. Автоматизированной компьютерной системы диагностики для этого комплекса ДРЛО не было создано.

Рисунок 1 - Самолёт Ту 126 с комплексом ДРЛО

Советским ответом на AWAKS стал самолётный комплекс ДРЛО А-50 (рисунок 2), созданный на базе грузового Ил-76 [3, 4]. А-50 представляет собой сочетание радиолокационного пункта с пунктом наведения истребителей. А-50 находится на вооружении ВВС и принимает участие в различных учениях, в том числе в Китае в 2005 и 2009 годах.

Первый полет А-50 был выполнен в Таганроге в декабре 1978 г. Поступление самолета в части авиации войск ПВО страны началось в 1984 году (в том же году был снят с вооружения самолет ДРЛО Ту-126), а в 1985 году АК РЛДН А-50 был официально принят на вооружение[5].

Рисунок 2 - Самолёт А-50

На вооружении ВВС России на 2009 год находится 19 самолётов А-50. Комплекс А-50 предназначен для обнаружения и опознавания воздушных объектов (в том числе и малоразмерных крылатых ракет типа ALCM и «Томагавк»), определения их координат и параметров движения, выдачи информации на наземные командные пункты наведения истребителей, а также вывода самолетов фронтовой авиации в район наземных целей. Возможно использование А-50 и для обнаружения морских целей. При дежурстве в воздухе самолет обычно выполняет на высоте около 10000 м. «восьмерки» с радиусом

около 100 км и расстоянием между центрами половинок «восьмерки» около 200 км [6].

По мнению главного конструктора комплекса «Шмель» В.П. Иванова [5], уступая американскому Е-3 в дальности обнаружения целей и по числу автоматизированных каналов наведения[7], А-50 превосходит его по уровню выделения целей на фоне мешающих отражений от земной поверхности[8]. В память бортовой ЭВМ РТК «Шмель» заложены данные о спутниках, с помощью которых можно ретранслировать информацию практически на неограниченную дальность (Е-3 такой возможностью не обладает).

Диагностика комплекса А-50 производится с использованием системы СДВОИ, разработанной автором, что подтверждено в [9-11] в части первичного анализа зарегистрированной информации и селекции данных с использованием параллельных алгоритмов. Это технологическая система, база знаний которой построена с использованием XML (рисунок 3).

|Q XML Notepad - C:\rddar\kod.xml

Efe Edit v»w Jníert &ndow öl*

\ Л Л 4, -л X t. Ь - —1 -........— 1- • f ' ■■■ a --1Г-1

с

• о

> е>

m

>

В (Li

SB ffi s

да *

m шт S № ЕВ

m

cd claie data cdi

ens ecu cd«

Cd 7

fe SUbnuiD fe tile fe uni 1er* fe magical fe znachenlel fe clpsvlcchl fe smeshenlel fe hint fe TdPoe fe kateeory fe name fe len fe h

L conment

Lj gai

4* nui» 4* neuoe

4» type 4* n«3s IV 4* daca

#cownen

О coi Q col

m

lona float

асcay ot byte

г

kQ_7 Ji 2

«íífííí

г

long

ia

Cíaee состояние 2РВА я РИ

19

В

ТВеНа»сг02 66

ТД7; Type Hdc.Type-2; TdPos-18; «56шее состояние 2РВА к РИ

Общее состояние 2РВА и РИ

1

Len long

Длина вкяхмая длину

Error LUt j

Description Filo Line

Loaded n 00000090629 »

Рисунок 3 - XML описание данных

Такая организация представляет из себя древовидную структуру, позволяющую описать большинство примитивных типов С++, используемых при документировании информации для А-50. В процессе разработки были получены данные об изменении структуры входной информации и введении в её состав динамических массивов переменной длины. Имеющаяся в СДВОИ организация базы знаний не позволяет реализовать такие изменения, так как для этого необходимо придать дополнительные свойства полям кодограмм и изменить алгоритм разбора с классического, без анализа содержимого разбираемой структуры, на интеллектуальный. В результате данной разработки было установлено, что разработчики программного обеспечения для авиационных комплексов часто идут по пути оптимизации работы с памятью, усложняя при этом документируемые структуры. Появилось ограничение на использование классического «паттерна» разбора структур, и была выявлена необходимость разработки метода анализа сложно структурированных данных.

В России последние несколько лет ведётся разработка межвидового авиационного комплекса разведки, оповещения и управления (МАК РОУ, изделие А-101 «Премьер»), являющегося пятым поколением самолетов дозора оперативно-стратегического назначения, отличающимся не только функциями землеобзора, но и введением требований по управлению большой номенклатурой летательных аппаратов истребительной, штурмовой, бомбардировочной, специальной и армейской авиации [12].

Комплексы МАК РОУ являются новым этапом развития техники и могут

применяться как по баллистическим, воздушным, так и по наземным и морским

целям. Концепция их построения учитывает современные требования по

применению для решения задач разведывательно-информационного обеспечения

и управления сил и средств не одного, а нескольких видов Вооруженных сил

(ВВС, ВМФ, СВ). Обеспечение взаимодействия комплекса с разнородными

потребителями предъявляет жесткие требования к информативности и типам

обнаруживаемых целей. Эти требования могут быть реализованы только за счёт

использования при разработке новых технологий, в том числе активных

16

фазированных решёток, внедрения новых режимов функционирования, а также путём динамической адаптации комплекса к решаемым задачам и складывающимся условиям применения[13]. Предшественником такого комплекса можно считать комплекс изделие «Р» самолёта А-50.

Системы, подобные АВАКС устанавливаются и на вертолетах (рисунок 4). В России в конструкторское бюро им. Камова для ВМФ был разработан и принят на вооружение палубный вертолёт К-31, на котором размещён комплекс ДРЛО. Такой вертолёт может базироваться как на авианосцах, так и на авианесущих кораблях ВМФ. К-31 предназначен для выполнения специализированных задач и по своим возможностям уступает А-50.

Вместе с тем комплексы ДРЛО являются сложными электронными объектами. Для них жизненно необходимо обеспечивать надёжность работы и достоверность передаваемой с их борта информации[14]. По этой причине при создании комплексов ДРЛО необходимо было решить задачу автоматической компьютерной диагностики всех систем комплекса.

Рисунок 4 - Вертолёт К-31 Решение этой задачи требует комплексного подхода и хорошо проработанного математического, программного и аппаратного обеспечения. Для её решения предлагается разрабатывать системы объективного контроля радиолокационных комплексов, методика построения которых описана в статье [15]. Соответственно изменяется и название комплекса - авиационный

комплекс радиолокационного дозора и наблюдения (АК РЛДН).

17

Наряду со структурой анализируемой информации рассматриваемые комплексы имеют и ряд особенностей, связанных с объемом обрабатываемой информации. Так, в комплексе А-50 могло быть зарегистрировано несколько сотен мегабайт информации за один полет, причем доля данных, требующих графической обработки не превышала нескольких процентов. Графические данные могли содержать одновременно сотни трасс и несколько тысяч первичных отметок. Вместе с тем в разрабатываемом А-100 количество трасс возросло в десятки раз, увеличился количественный состав расчета боевого управления, была введена распределённая обработка и документирование информации, что увеличило её объем до нескольких десятков гигабайт. Рассматривается возможность увеличения этого показателя до нескольких терабайт. Распределённая обработка определила и новый тип структур, документируемых в системах А-100 - это организация данных, структура и количество повторений которой зависит от её внутреннего состава.

В блоке данных после заголовка содержатся отдельные сообщения, которые упаковываются в формуляры определенного формата.

В соответствии со своим назначением сообщения подразделяются на различные типы. Тип сообщения определяет структуру формуляра и входит в его состав в виде соответствующего кода формуляра.

Это делает необходимым разработку методов и алгоритмов анализа зарегистрированной информации с использованием параллельных вычислений и доработку методов табличного отображения информации больших объемов [16]. Так же следует отметить, что существующие современные вычислительные системы имеют критические ресурсы в виде накопителей на жестком диске и процессорных модулей, работа которых с таким объемом информации требует большой нагрузки на всю вычислительную систему. Одним из способов изучения поведения систем диагностики, при обработке больших объемов информации, является их математическое моделирование. Оно может использоваться для

подтверждения скорости обработки информации исследуемым алгоритмом на определённой конфигурации оборудования.

Поэтому поиск математического аппарата, который позволил бы строить математические модели таких систем, и разработка моделей этих систем являются актуальными задачами, которые были решены автором в диссертационном исследовании.

1.2 Проблемы производительности при обработке больших объемов постполетных данных

Разрабатываемая система представляет собой аппаратно-программный комплекс, который способен обрабатывать постполетную информацию, зарегистрированную АК РЛДН, в различной форме.

Наиболее долгими этапами обработки данных являются загрузка данных из файлов с БУРа, их предварительная обработка и запись в базу данных.

Зарегистрированная информация с бортового устройства регистрации на съемном твердотельном накопителе переносится на наземный комплекс обработки и дешифрирования информации (НКОД), который и представляет собой систему обработки постполетной информации АК РЛДН (рисунок 5). При этом этапе происходит чтение информации из файлов в виде кодограмм различных типов (датаграмм специального вида), их предварительная обработка и запись всей необходимой информации в БД НКОД.

Источники информации

^ ^ ф • • ^

БУР

Твердотельный накопитель

Накопитель

НКОД

Рисунок 5 - Перенос информации с БУР на НКОД

Основная проблема, которая возникает при загрузке данных с БУР в БД НКОД, это очень большой объем обрабатываемых данных. В ПО разрабатываемой системы были включены алгоритмы параллельной обработки информации для увеличения производительности комплекса, часть из которых была рассмотрена в статье [17]. Несмотря на то, что число одновременно выполняющихся потоков в системе (ОС МСВС) практически неограниченно, одновременный запуск большого числа потоков приведет к большим вычислительным затратам ОС на переключение между ними, что вызовет падение производительности системы в целом. Чтобы не допустить этого, в ПО рассматриваемой системы встроен специальный механизм управления потоками (диспетчер потоков). Каждый новый поток, который требуется запустить на исполнение, передается диспетчеру потоков, а он в свою очередь уже контролирует обеспечение выполнения условия, описанного выше. Следует отметить, что такой способ организации управления потоками возможен, если потоки выполняют продолжительные действия, как например, обработку больших объемов данных. Управление подобным образом потоками прорисовки окон или обработки нажатия клавиш недопустимо.

Описанный выше алгоритм управления потоками был реализован в ПО системы АК РЛДН. Новой проблемой явилась необходимость выбора аппаратной части комплекса под разработанное алгоритмическое решение для обеспечения максимального быстродействия.

На работу параллельного алгоритма влияют множество аппаратно-программных факторов, совместное влияние которых невозможно проанализировать эмпирически. Единственным адекватным методом решением проблемы является моделирование ПО системы обработки постполетной информации АК РЛДН.

Общие принципы организации каталогов и файлов и их создания в накопителе БУР представлены на рисунке (рисунок 6).

Информация о сеансе хранится в папке Dat_Date_time_number Где Date -дата проведения сеанса, time (ГГММДД)- время начала сеанса, number - номер сеанса (зависит от количества сеансов, зарегистрированных БУР в эту дату).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Трокоз, Дмитрий Анатольевич, 2013 год

Список литературы

1. В.Г. Пащенко, В.И. Волчихин, Д.В. Пащенко. Средства воздушного наблюдения, контроля и управления. Надёжность и качество // 2008.

2. Туполев Ту-126 [Электронный ресурс]. URL: http://www.airwar.ru/enc/spy/tul26.html (дата обращения: 16.02.2011).

3. Якубович Н. Универсальный грузовик // Kryl'ia Rodiny. 2002. № 003.

4. Кедров С. Большой небесный глаз // Kryl'ia Rodiny. 2000. № 001. С. 15-18.

5. А-50 [Электронный ресурс]. URL:

http://www.testpilot.rU/mssia/beriev/a/50/a50.htm (дата обращения: 16.02.2011).

6. Верба Г.Е. и др. Современное состояние и перспективы использования воздухоплавательных комплексов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. Т. 3. С. 40-42.

7. Boeing Е-3 (Model 707) Sentry Самолет дальнего радиолокационного обнаружения, летающий командный пункт [Электронный ресурс]. URL: http://military-informer.narod.ru/e3.html (дата обращения: 16.02.2011).

8. Самолет дальнего радиолокационного обнаружения и управления А-50. [Электронный ресурс]. URL: http://www.airbase.ru/alpha/rus/a/a/50 (дата обращения: 12.06.2013).

9. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, H.H. Коннов и др. Функциональное программное обеспечение технологической системы динамического воспроизведения и обработки информации (мобильная часть) РДПИ.00996-01 // Свидетельство №2007614252 об официальной регистрации программы для ЭВМ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 5.10.2007.

10. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, H.H. Коннов и др. Функциональное программное обеспечение технологической системы динамического воспроизведения и обработки информации РДПИ.00996-02 // Свидетельство №2008610345 об официальной регистрации программы для ЭВМ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 18.01.2008.

11. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, H.H. Коннов и др. Функциональное программное обеспечение модернизированной технологической системы динамического воспроизведения и обработки информации РДПИ.00996-03 // Свидетельство №2008614172 об официальной регистрации программы для ЭВМ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 09.09.2008.

12. Верба В. Анализ состояния и тенденций развития бортовых PJ1C авиационных комплексов радиолокационного дозора и наведения.

13. Верба B.C., Меркулов В.И., Гандурин В.А. Живучесть авиационных комплексов радиолокационного дозора и наведения // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2008. Т. 6. № 3.

14. Верба В., Меркулов В. Комбинированное управление летательными аппаратами с авиационного комплекса радиолокационного дозора и наведения. // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2009. Т. 7. № 1.

15. Пащенко Д.В., Синев М.П. Методика построения систем объективного контроля авиационных радиолокационных комплексов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2009. № 4. С. 49-59.

16. Волчихин В.И., Пащенко Д.В. Алгоритмы анализа действий операторов радиотехнического комплекса в наземной системе обработки информации // Инфокоммуникационные технологии. 2012. Т. 10. № 2.

17. Пащенко Д.В., Трокоз Д.А., Синев М.П. Проблемы динамического отображения информации в системах объективного контроля радиотехнического комплекса // В сб. «Проведение научных исследований в области обработки, хранения, передачи и защиты информации»: Сборник научн. Трудов. 2009. Т. 4. № Ульяновск: УлГТУ. С. 150-154.

18. Пащенко Д.В., Трокоз Д.А. Табличная обработка информации, зарегистрированной авиационным радиолокационным комплексом // Вопросы радиоэлектроники - Москва: «ЦНИИ «Электроника». 2009. Т. 1. С. 139-144.

19. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. : М.: Высшая школа, 2009.

20. Вашкевич Н.П. Недетерминированные автоматы в проектировании систем параллельной обработки., 2004.

21. Зайцев Д., Шмелёва Т. Основы построения параметрических моделей Петри коммутируемых сетей // Моделирование и компьютерная графика: материалы. С. 207-215.

22. Зайцев Д. Измерительные фрагменты в моделях Петри телекоммуникационных сетей // Зв'язок. 2005. № 2. С. 54.

23. Зайцев Д., Шмелёва Т. Моделирование коммутируемой локальной сети раскрашенными сетями Петри // Зв'язок. 2004. Т. 46. № 2. С. 56-60.

24. Gorton I. Parallel program design using high-level Petri nets // Concurrency: Practice and Experience. 1993. T. 5. № 2. C. 87-104.

25. Kavi K.M., Buckles B.P., Bhat U.N. A formal definition of data flow graph models // Computers, IEEE Transactions on. 1986. T. 100. № 11. C. 940-948.

26. Kavi K.M., Moshtaghi A., Chen D.-J. Modeling multithreaded applications using Petri nets // International Journal of Parallel Programming. 2002. T. 30. № 5. C. 353371.

27. Кузьмук B.B., Супруненко O.O. Модифицированные сети Петри и устройства моделирования параллельных процессов: Монография // К.: Маклаут. 2010.

28. Кузьмук А., Кузьмук В., Супруненко О. Применение управляющих сетей Петри для моделирования параллельных процессов с многовариантным выбором // В1сник НТУУ «КШ». 1нформатика, управлшня та обчислювальна техшка: 36. наук. пр.-К.: Век+,-2011 .-№ 54.-239 с. Рекомендований до друку Вченою радою факультету шформатики та обчислювально1 техшки, протокол № 4 вщ 23.12. 2011. 2011. Т. 3.№ 2. С. 5426.

29. Кузьмук В. Сети Петри и моделирование параллельных процессов // К.: АН УССР, Институт проблем моделирования в энергетике. 1985. Т. 64.

30. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1978.

31. Павловский Ю., Белотелов Н., Бродский Ю. Имитационное моделирование. : Академия М., 2008.

32. Вашкевич Н.П., Бикташев P.A., Турин Е.И. Аппаратная реализация функций синхронизации параллельных процессов при обращении к разделяемому ресурсу на основе ПЛИС // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2007. № 2. С. 3-12.

33. Вашкевич Н.П., Бикташев P.A., Тараканов A.A. Спецификация алгоритма управления межпроцессного взаимодействия в клиент-серверной распределенной вычислительной системе // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2008. № 2. С. 3-11.

34. Вашкевич Н.П., Бикташев P.A. Достоинство формального языка, основанного на концепции недетерминизма, при структурной реализации параллельных систем логического управления процессами и ресурсами // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2011. № 1.

35. Волчихин В.И., Вашкевич Н.П., Бикташев P.A. Планировщик задач с аппаратной поддержкой для многопроцессорных систем // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2012. № 1. С. 12-21.

36. Вашкевич Н.П. Верификация алгоритмов логического управления, представленных автоматными моделями // Вопросы радиоэлектроники. 2009. Т. 4. №4.

37. Вашкевич Н.П., Дубинин В.Н. Формализованное описание и верификация дискретных событийных систем с параллельными процессами // Вопросы радиоэлектроники, сер. ЭВТ. 2008. № 5-С. С. 51-65.

38. Govindarajan R., Suciu F., Zuberek W.M. Timed Petri net models of multithreaded multiprocessor architectures // Petri Nets and Performance Models, 1997., Proceedings of the Seventh International Workshop on. : IEEE, 1997. C. 153-162.

39. Zuberek W.M. Timed Petri Nets in Performance Exploration of Simultaneous Multithreading //2012.

40. Roy N. и др. Modeling software contention using colored Petri nets // Modeling, Analysis and Simulation of Computers and Telecommunication Systems, 2008. MASCOTS 2008. IEEE International Symposium on. : IEEE, 2008. C. 1-8.

41. 30nd International Conference on Application and Theory of Petri Nets and Concurrency [Электронный ресурс]. URL: http://www.informatik.uni-hamburg.de/TGI/PetriNets/meetings/pn2009 (дата обращения: 13.06.2013).

42. 31nd International Conference on Application and Theory of Petri Nets and Concurrency [Электронный ресурс]. URL: http://www.infonnatik.uni-hamburg.de/TGI/PetriNets/meetings/pn2010 (дата обращения: 13.06.2013).

43. 32nd International Conference on Application and Theory of Petri Nets and Concurrency [Электронный ресурс]. URL: http://www.jaist.ac.jp/acsd-petrinets2011 (дата обращения: 13.06.2013).

44. 33nd International Conference on Application and Theory of Petri Nets and Concurrency [Электронный ресурс]. URL: http://www.informatik.uni-hamburg.de/TGI/PetriNets/meetings/pn2012/ (дата обращения: 13.06.2013).

45. 34nd International Conference on Application and Theory of Petri Nets and Concurrency [Электронный ресурс]. URL:

http://www.mc3.disco.unimib.it/petrinets2013/ (дата обращения: 13.06.2013).

46. Transactions on Petri Nets and Other Models of Concurrency I. Series: Lecture Notes in Computer Science. Springer-Verlag: Ed. by K. Jensen, W.M.P. van der Aalst, J. Billington., 2008. 251 C.

47. Зайцев Д. Ингибиторная сеть Петри, исполняющая произвольную заданную машину Тьюринга // Системы дослщження та шформацшш технологи. 2012. № 2. С. 26-41.

48. Пащенко Д.В., Трокоз Д.А. Проблемы построения многопоточной модели программного обеспечения экспертной системы авиационных радиолокационных комплексов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. 2011. № 2(18). С. 21-30.

49. Zuberek W.M., Govindarajan R., Suciu F. Timed colored Petri net models of distributed memory multithreaded multiprocessors // Proceedings of the Workshop on Practical Use of Colored Petri Nets and Design/CPN. : Citeseer, 1998. C. 253-270.

50. Roy N. и др. Modeling software contention using colored Petri nets // Modeling, Analysis and Simulation of Computers and Telecommunication Systems, 2008. MASCOTS 2008. IEEE International Symposium on. : IEEE, 2008. C. 1-8.

51. Transactions on Petri Nets and Other Models of Concurrency II. Series: Lecture Notes in Computer Science. Springer-Verlag: Ed. by K. Jensen, W.M.P. van der Aalst., 2009.297 C.

52. Transactions on Petri Nets and Other Models of Concurrency III. Series: Lecture Notes in Computer Science. Springer-Verlag: Ed. by K. Jensen, J. Billington, M. Koutny., 2009. 275 C.

53. Transactions on Petri Nets and Other Models of Concurrency IV. Series: Lecture Notes in Computer Science. Springer-Verlag: Ed. by K. Jensen, S. Donatelli, M. Koutny, 2011.225 C.

54. Transactions on Petri Nets and Other Models of Concurrency V. Series: Lecture Notes in Computer Science. Springer-Verlag: Ed. by K. Jensen, S. Donatelli, J. Kleijn., 2012. 293 C.

55. Transactions on Petri Nets and Other Models of Concurrency VI. Series: Lecture Notes in Computer Science. Springer-Verlag: Ed. by K. Jensen, W.M.P. van der Aalst, M. Ajmone, G. Franceschinis, J. Kleijn, L.M Kristensen, 2012. 365 C.

56. Дубинин B.H. Асинхронное моделирование NCES-сетей // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2009. № 2. С. 3-14.

57. Дубинин В.Н., Вяткин В.В. Графо-трансформационный подход к синтезу формальных моделей систем функциональных блоков IEC 61499 // Известия ВУЗов. Поволжский регион. Технические науки.-2008.-(в печати). 2008.

58. Дубинин В.Н., Механов В.Б., Таранцев Е.К. Моделирование функциональных блоков в системе cpn tools.

59. Зинкин С.А. Организация управления сетями хранения и обработки данных на основе непосредственной интерпретации логико-алгебраических спецификаций // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2012.

60. Лескин А.А., Мальцев П.А., Спиридонов A.M. Сети Петри в моделировании и управлении. : Наука, 1989.

61. Механов В.Б., Зинкин С.А., Карамышева Н.С. Абстрактное и структурное проектирование сетей хранения данных: от сценариев к логико-алгебраическим спецификациям // Информатизация образования и науки. 2013. № 2.

62. Механов В.Б., Зинкин С.А., Карамышева Н.С. Формализация управления вычислительными процессами в распределенных системах хранения и обработки данных и знаний // Информационные технологии. 2013. № 1. С. 51-58.

63. Котов В.Е. Сети Петри. : Наука. Главная редакция физ.-мат. литературы, 1984.

64. Кратко о сетях Петри [Электронный ресурс]. URL:

http://www.iacp.dvo.ru/lab_l 1 /otchet/ot2000/pn3.html (дата обращения: 02.06.2011).

65. Jensen К., Kristensen L.M. Coloured petri nets. : Springer, 2009.

66. Зайцев Д. Инварианты временных сетей Петри // Кибернетика и системный анализ. 2004. Т. 40. № 2. С. 92-106.

67. Huber Р., Jensen К., Shapiro R.M. Hierarchies in coloured Petri nets // Advances in Petri Nets 1990. : Springer, 1991. C. 313-341.

68. Зайцев Д. Декомпозиция сетей Петри // Кибернетика и системный анализ. 2004. №5. С. 131-140.

69. Пащенко Д.В., Трокоз Д.А. Принципы построения модели многопоточной обработки данных с использованием сетей Петри для диагностики авиационных радиолокационных комплексов. Пенза: ,2010. С. 89-94.

70. Трокоз Д.А. Многопоточные сети Петри. Пенза: Издательство Пензенского филиала РГУИТП, 2012. С. 230-238.

71. Трокоз Д.А. Способы организации очередей входа потоков в критические секции при построении моделей с использованием многопоточных сетей Петри. // Радиопромышленность, 2013. 2013. № №2. С. 109-120.

72. Робинсон А., Волынский А.Б., Тайманов А.Д. Введение в теорию моделей и метаматематику алгебры. : Изд-во" Наука," Глав. ред. физико-математической лит-ры, 1967.

73. Трокоз Д.А. Формализация процесса моделирования многопоточных сетей Петри // Вопросы радиоэлектроники - Москва: «ЦНИИ «Электроника». 2012. № 4. С. 86-97.

74. Черч А. Введение в математическую логику, т. 1 // М: ИЛ. 1960.

75. Успенский В.А., Верещагин Н.К., Плиско В.Е. Вводный курс математической логики.-2-e изд // М.: Физматлит. 2002.

76. Новиков Ф.А. Дискретная математика для программистов: Учебник для вузов. : Питер, 2000.

77. Мачалин В.А. и др. Стратегия параллельной обработки массивов данных в системе объективного контроля радиотехнического комплекса радиолокационного дозора и наведения // Радиотехника. 2010. Т. 8. С. 51-55.

78. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, А.Н. Токарев и др. Программа подготовки форматов данных для наземного комплекса обработки и дешефрирования информации РДПИ.01151-01 // Свидетельство №2009614783 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 04.09.2009.

79. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, А.Н. Токарев и др. Программа подготовки форматов данных для наземного комплекса обработки и дешифрирования информации (ХМЬ_Сгеагог-2) РДПИ.01151-02 // Свидетельство №2011614505 об официальной регистрации программы для ЭВМ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 07.06.2011.

80. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, А.Н. Токарев и др. Функциональное программное обеспечение наземного комплекса обработки и дешифрирования информации (мобильной части) РДПИ.01090-01 // Свидетельство №2009614786 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 04.09.2009.

81. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, А.Н. Токарев и др. Функциональное программное обеспечение наземного комплекса обработки и дешифрирования информации (стационарной части) РДПИ.01090-02 // Свидетельство №2009614788 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 04.09.2009.

82. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, А.Н. Токарев и др. Функциональное программное обеспечение наземного комплекса обработки и дешифрирования информации (мобильной части) РДПИ.01090-03 // Свидетельство №2011614498 об официальной регистрации программы для ЭВМ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 07.06.2011.

83. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, А.Н. Токарев и др. Функциональное программное обеспечение наземного комплекса обработки и дешифрирования информации (стационарная часть) РДПИ.01090-04 // Свидетельство №2011614506 об официальной регистрации программы для ЭВМ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 07.06.2011.

84. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, А.Н. Токарев и др. Специальное программное обеспечение автоматизированного рабочего места для тренировки обучаемого стационарной части процедурного тренажера наземного комплекса обработки и дешифрирования информации (СПО АРМ ОМ ПТ) РДПИ.01206-01 //

138

Свидетельство №2011614502 об официальной регистрации программы для ЭВМ/ Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 07.06.2011.

85. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, А.Н. Токарев и др. Специальное программное обеспечение автоматизированного рабочего места для тренировки обучаемого стационарной части процедурного тренажера наземного комплекса обработки и дешифрирования информации (СПО АРМ ОС ПТ) РДПИ.01205-01 // Свидетельство №2011614507 об официальной регистрации программы для ЭВМ/ Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 07.06.2011.

86. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко, А.Н. Токарев и др. Специальное программное обеспечение автоматизированного рабочего места инструктора процедурного тренажера (СПО АРМ И ПТ) РДПИ.01204-01 // Свидетельство №2011614501 об официальной регистрации программы для ЭВМ/ Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 07.06.2011.

87. Самарский А.А. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент // Вестник АН СССР. 1979. Т. 5.

88. Кельтон В., Jloy A.M. Имитационное моделирование // СПб.: Питер. 2004.

89. CPN Tools Homepage [Электронный ресурс]. URL: http://cpntools.org/ (дата обращения: 13.06.2013).

90. HPSim [Электронный ресурс]. URL: http://www.winpesim.deZ3.html (дата обращения: 13.06.2013).

91. Jensen К., Kristensen L.M., Wells L. Coloured Petri Nets and CPN Tools for modelling and validation of concurrent systems // International Journal on Software Tools for Technology Transfer. 2007. T. 9. № 3-4. C. 213-254.

92. Зайцев Д.А., Шмелева T.P. Моделирование телекоммуникационных систем в CPN Tools // Учебное пособие по курсу «Математическое моделирование информационных систем» для подготовки магистров в отрасли связи, Одесса. 2008.

93. Jensen К., Christensen S., Kristensen L.M. CPN tools state space manual // Department of Computer Science, Univerisity of Aarhus. 2006.

94. Wells L. Performance analysis using CPN tools. : ACM, 2006. C. 59.

95. Jensen К. и др. CPN tools for editing, simulating, and analysing coloured Petri nets // Applications and Theory of Petri Nets 2003. : Springer, 2003. C. 450-462.

96. Renew -The Reference Net Workshop [Электронный ресурс]. URL: http://www.renew.de (дата обращения: 13.06.2013).

97. CO-OPN and COOPNBuilder [Электронный ресурс]. URL: https://smv.unige.ch//research-projects/co-opn (дата обращения: 13.06.2013).

98. Lakos С. From coloured Petri nets to object Petri nets // Application and Theory of Petri Nets: Lecture Notes in Computer Science, Springer. 1995. C. 278-297.

99. Пащенко Д.В., Волчихин В.И., Трокоз Д.А. Моделирование подсистемы загрузки данных наземной системы контроля авиационных радиолокационных комплексов с использованием аппарата сетей Петри // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. 2010. № спецвыпуск №3 (15). С. 37 -49.

100. Д.А. Трокоз, Д.В. Пащенко. Программа для моделирования многопоточных сетей "MTN Tools" // Свидетельство №2013618836 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 19.09.2013.

101. Киндлер Е. и др. Языки моделирования: Пер. с чеш. : Энергоатомиздат, 1985.

102. Максимей И.В. Математическое моделирование больших систем: Учебное пособие. : Вышэйшая школа, 1985.

103. Максимей И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ. : Радио и связь, 1988.

104. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем-искусство и наука. : М: Мир, 1978.

105. Кремер Н.Ш., Путко Б.А. Эконометрика. : Юнити-Дана, 2010. 328 С.