Методическое пособие 807

УДК 629.7.052

Разработка интеллектуальной системы управления беспилотным летательным аппаратом

В.И. Корольков1, Н.В. Ладыкин2

1Д-р техн. наук, профессор, korolkov.kafedra_ss@bk.ru 2Студент гр. СВ-171, ladykinik@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

В работе предложен проект создания автоматизированной системы управления беспилотным летательным аппаратом, в основе алгоритма которой лежит экспертная система.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, экспертная система, система управления, управление.

Беспилотные летательные аппараты активно развиваются в последние годы. Их можно использовать в различных сферах: в качестве индивидуального транспортного средства, в качестве общественного транспорта и для транспортировки грузов.

При проектировании системы управления беспилотным летательным аппаратом к ней предъявляются определенные функциональные требования:

Осуществление автоматического управления БЛА во время полета по назначенной траектории, а также при взлёте и посадке;

Незамедлительная коррекция маршрута следования БЛАпо команде оператора;

Обеспечение устойчивого состояния БЛА, за счет поддержания постоянства углов Эйлера;

Установление навигационных характеристик (направлений, скорости,и ускорений движения, собственные координаты летательного аппарата в пространстве);

Предоставление в режиме реального времени, информации о замеченных объектах, а также обеспечение записи полученных данных на бортовое запоминающее устройство;

Использование стандартизированных каналов передачи данных; Недопустимость случайных помех бортовым радиоэлектронным обо-

рудованием, во время несения полезной нагрузки; Обеспечение ведения объективного наблюдения окружающей обста-

новки.

Исходя из функциональных требований можно сделать вывод, что систему управления, удовлетворяющую данным требованиям, можно сделать на основе нейронных сетей или экспертной системы. Это разные подходы к проектированию, в настоящем был сделан выбор в пользу экспертной системы.

210

Основные достоинства данной разработки заключаются в том, что настоящий проект использует современные инструменты для написания программного обеспечения. Также система управления, в основе алгоритма принятия решений которой используется экспертная система имеет ряд преимуществ, обусловленных принципами работы экспертных систем:

-компактность алгоритма

-простота выполняемых операций,

-быстродействие системы

-невысокие требования к мощностям ЭВМ

Рисунок. Функциональная схема системы управления

Таким образом, в приведенной на схеме системе управления, с помощью различных моделей влияния окружающей среды и взаимодействия объекта управления с ними, в блоке прогноза осуществляется предсказание основных параметров, характеризующих состояние летательного аппарата.

Далее, в зависимости от режима полета, определяются критические значения состояния и предполагаемый сценарий сопоставляется с данными значениями. Таким образом, предложенная модель имеет широкие возможности её развития и приложения на практике. Проанализировав различные типы систем управления, можно сделать вывод, что в решении задач по заблаговременному распознаванию особых ситуаций и формированию команд для исполнения показали эффективность системы управления, имеющие в основе алгоритмы экспертных систем.

Литература

1.Тутубалин П.И. Структурно-функциональная модель бортовой экспертной системы управления перспективного беспилотного летательного аппарата /П.И. Тутубалин, А.П.Кирпичников // Вестник Казанского технологического университета. 2017. №20.– С.2-5.

2.Бабиченко А.В. Прототипирование бортовой экспертной системы/А.В.Бабиченко, А.С. Шевадронов, А.А. Воробьев, И.А. Елесин, М.В. Тектов, В.Р. Кожин // Известия ТулГУ. Технические науки. 2020. №1. – С.1-4.

211

УДК 625.712.14

Разработка информационной модели транспортной развязки на пересечении улицы Остужева и улицы Минская в городе Воронеж

Н.Ю. Мельников1, К.В. Дубинин2, О.В. Гладышева3 1Студент гр. САС-151, nikitmel@yandex.ru 2Студент гр. САС-161, ov-glad@ya.ru

3Канд. техн. наук, доцент, ov-glad@ya.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Описывается создание цифровой информационной модели транспортной развязки по результатам проектирования в системе CREDO ДОРОГИ. Описаны исходные данные для проектирования. Приводятся этапы проектирования транспортного сооружения. Представлен перечень расчетов, выполненных в программах CREDO. Представлены возможности системы CREDO ДОРОГИ по созданию информационной модели транспортной развязки. Описана эффективность внедрения информационного моделирования на стадии проектирования транспортных сооружений.

Ключевые слова: информационная модель, транспортная развязка, проектирование, цифровая модель, автомобильная дорога, CREDO Дороги.

Транспортные развязки представляют собой комплекс инженерных сооружений, которые должны быть связаны в единую структуру. Создание информационной модели транспортной развязки, которая доступна всем и содержит актуальную информацию, позволит сформировать реалистичную картину о состоянии объекта на протяжении всего его жизненного цикла для принятия обоснованных управленческих решений [1,2,3].

Для проектирования транспортной развязки и ЦИМ был выбран программный комплекс CREDO ДОРОГИ [4,5]. При выборе программного обеспечения для создания ЦИМ транспортной развязки были учтены требования СП 333.1325800.2017, в соответствии с которыми программные решения для информационного моделирования объектов должны обеспечивать формирование и использование ЦИМ на различных стадиях жизненного цикла, а также поддерживать экспорт и импорт данных в открытом формате IFC [6]. Программный комплекс CREDO ДОРОГИ полностью соответствует этим требованиям.

Для создания ЦИМ проведено проектирование транспортной развязки по типу «клеверный лист» на пересечении улиц Остужева и Минская в городе Воронеж с созданием информационной модели. Исходные данные для выполнения работы представлены в виде цифровой модели рельефа, результатов геологических изысканий, а также информации о расположении инженерных коммуникаций в районе проектирования.

212

Транспортная развязка по типу «клеверный лист» имеет 8 съездов: 4 правоповоротных и 4 левоповоротных съезда.

Особенностью проектирования являлось расположение развязки в городе Воронеж на пересечении улиц Остужева и Минская.

При проектировании транспортной развязки проведено проектирование осей съездов транспортной развязки, продольных и поперечных профилей в программе CREDO ДОРОГИ. План транспортной развязки приведен на рис. 1.

Рис.1. План транспортной развязки на пересечении улиц Остужева и Минская в городе Воронеж

Создание информационной модели транспортной развязки выполнялось в системе CREDO ДОРОГИ, в которой можно получить информационную модель проекта дороги и дорожной инфраструктуры.

Работа над транспортной развязкой велась с постоянным контролем конструкций дорог и съездов в виде специальных 3D-тел. Трехмерные тела по слоям дорожной одежды и земляного полотна дороги позволяют видеть реалистичные изображения, редактировать данные и получать необходимую информацию. Вид участка информационной модели транспортной развязки в Окне 3D вид приведен на рис. 2.

Информационная модель в системе CREDO ДОРОГИ создается в автоматизированном режиме.

К элементам транспортного сооружения могут быть подгружены различные тестовые файлы, ведомости, изображения и различные 3D-объекты, выполненные в программах, поддерживающих форматы данных DХF, IFC, OBJ.

В системе CREDO ДОРОГИ предусмотрено создание не только общей проектной поверхности дороги, но и поверхностей по отдельным слоям дорожной одежды и укрепления элементов земляного полотна, разборки и вы-

213

равнивания. Эти данные используются в 3D-системах для высокоточного выполнения строительных работ.

Рис. 2. Вид участка информационной модели транспортной развязки в Окне 3D вид

Информационная модель может экспортироваться в различные форматы: DWG, DXF, MID/MIF, IFC, LandXML и др.

Внедрение информационного моделирования обеспечивает снижение трудоемкости за счет работы программного обеспечения, увеличение качества работы специалистов; снижение сроков выполнения проектов; систематизацию всей информации предприятия, наработка бах данных и баз знаний; снижение риска появления ошибок и эффективное использование всех возможностей оборудования.

Литература

1.Федотов Г.А., Поспелов П.И. Проектирование автомобильных дорог. Справочная энциклопедия дорожника (СЭД). Т. V. М.: ФГУП «Информавтодор», 2007. 668 с.

2.Сарычев Д.С., Скворцов А.В. Элементы моделей автомобильных дорог и уровни проработки как основа требований к информационным технологиям // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2015. № 1(4). С. 30−36.

3.Samodurova T.V., Gladysheva O.V., Alimova N.Yu., Peregudova V.N. Monitoring of snowfilling roads sections - Information modeling // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2020. № 1 (45). P. 55-65.

4.Автоматизированное проектирование транспортных сооружений с использованием программных средств CREDO III: лабораторный практикум /

Т.В. Самодурова, [и др.]; ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет». Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2019. 120 с.

5.CREDO ДОРОГИ 2.4. Руководство пользователя для начинающих. Минск: СП Кредо-Диалог, 2020. 427 с.

6.СП 333.1325800.2017. Информационное моделирование в строительстве. М.: Минстрой России, 2019. 37 с.

214

УДК 681.3

Разработка информационной системы социально-психологического тестирования в образовательных учреждениях

А.А. Текутьев1, М.В. Бояркин2, К.С. Прихоженко3, Я.Е. Львович4 1Студент гр. мРИС-201, artdragon946@gmail.com

2Студент гр. мРИС-201, sapris@vorstu.ru

3Студент гр. мРИС-201, sapris@vorstu.ru

2Д-р техн. наук, профессор, sapris@vorstu.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Анализируются этапы разработки информационной системы социаль- но-психологического тестирования в образовательных учреждениях, показан механизм взаимодействия с системой тестирования и рассмотрены преимущества данного программного обеспечения.

Ключевые слова: социально-психологическое тестирование, автоматизация.

В образовательных организациях Воронежской области с 2011 года проводится социально-психологическое тестирование (далее - СПТ). С 2019 года был осуществлен переход Министерством просвещения Российской Федерации на новую методику, что потребовало разработку нового программного обеспечения.

Для реализации было выбрано направление веб-программирования. Это обосновывается тем, что веб-приложения не требовательны к ресурсам компьютера и являютсямежплатформенными.

При развертывании программного обеспечения необходимо наличие нескольких программных и аппаратных частей (рис. 1).

Рис.1. Развертывание системы

Представленная на рис. 2 модель взаимодействия рассчитана на несколько пользователей, которые должны пройти авторизацию. В процессе анализа предметной области были выделены 4 основных роли. Это администратор, координатор, школа и тестируемый.

215

Рис. 2. Модель взаимодействия с системой

Для улучшения пользовательского и серверного взаи модействия были использованы следующ ие фреймворки и библиотеки:

TwitterBootstrap– фреймворк, содержащий набор готовых решений и элементов, которые адаптивны под все устройства и корректно отображаются во всех современных браузерах. Облегчает разработку к лиентской части и дальнейшую её поддерж ку.

JQuery–библиотека, реализующая взаимодействиеJa vaScript и HTML, так же имеющая удобны йAPI для взаимодействия с серверо м путём фоновых AJAXзапросов.

Поскольку данная система включает в себя несколько разделов, то для упрощениябыла реализ ована модульная структура. Главным выступает ядро системы, которое отвеч ает за работу всех модулей:

Сервисный модуль отвечает за экспорт ответов и результатов тестирования из базы данных в формат Excel. Использует библиотеку phpExcel.

Модуль тестирова ния предназначен для редактирова ния вопросов администратором и прохождения тестирования учащимся.

Модуль мониторинга несет в себе обширный функци онал за контролем прохождения тестирования, включает в себя кабинеты адм инистратора, школы и муниципального к оординатора.

Заключительным модулем, но не менее важным, является аналитический модуль, который несет в себе методику обработки от ветов, преобразованную в php код. Так же он используется для просмотра р езультатов тестирования в виде диаграм м.

При написании кода приложения использовались вебориентированные языки программировани я:

HTML – стандартизированный язык разметки документов в интернетпространстве. С его пом ощью компонуем элементы веб-стр аницы в удобный для пользователя вариан т.

216

CSS –Таблицы стилей дополняют язык HTML и дают возможность сделать веб-ресурс красивым и понятным, помимо этого реализуется разделение содержимого и его представления.

JavaScript– язык сценариев, с его помощью мы создаем интерактивные html-документы, придаем динамичности страницы, а также реализуем процесс валидации форм на клиенте без задействования сервера.

PHP – позволяет выполнять различные операции на стороне сервера. С помощью данного языка программирования можно снизить нагрузку приложения на стороне клиента, что обеспечит более комфортную работу.

Преимуществами данного программного обеспечения являются: Онлайн формат, который помог избавиться от большого объема бу-

мажного носителя.

Мониторинг поспособствовал наглядному просмотру и контролю за прохождением социально психологического тестирования.

Экономия времени, благодаря автоматизации было сокращено время, затрачиваемое на обработки анкет.

Данные всегда доступны для просмотра на сервере организации и локально на компьютерах пользователей в случае сохранения.

Таким образом, данная система позволяет эффективно автоматизировать процесс прохождения СПТ в образовательных учреждениях.

Литература

1.Коржинский, С. Н. Настольная книга Web-мастера: эффективное применение HTML, JavaScript / С. Коржинский. – Москва:Кнорус, 2000. – 320 с.

2.Дунаев, В. Самоучитель JavaScript, 2-е изд. / В. Дунаев. – СанктПетербург: Питер, 2005. – 395 с.

3.Кузнецов, М. В. РНР 5. Практика разработки Web-сайтов / М.В. Кузнецов, И. В. Симдянов, С.В. Голышев. – Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2005. – 960 с.

4.Ульман, Л. Основы программирования на PHP: пер. с англ / Л. Ульман. – Москва: ДМК Пресс, 2001. – 288 с.

217

УДК 004.652.8

Разработка компонентов электронной платформы вуза для организации образования онлайн на основе компетентностного подхода

В.А. Малиновкин1, С.А. Коваленко2, Н.Н. Шведов3, В.Ф. Барабанов4 1Магистрант гр. мАС-201, malinovkin@mail.ru 2Аспирант кафедры АВС, sergpc@yandex.ru

3Студент гр. бАП-181, nik.shvedov.2018@mail.ru

4Д-р техн. наук, профессор, bvf@list.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Использование новейших технических разработок на базе созданных электронных платформ. позволяет организовать качественное онлайнобразование. В данной статье были сформулированы требования к разрабатываемой платформе обучения, такие как: возможность создавать и редактировать курсы, возможность прикреплять методические материалы разных расширений и медиафайлы к курсу, возможность создавать и редактировать лекции / тесты в рамках курса, возможность проведения видеоконференций в рамках курса, возможность просмотра полной статистики результатов тестирования по курсу для преподавателей и её выгрузка, возможность двунаправленного общения преподавателя с обучающимися через чат. Созданное приложение реализует компетентностный подход.

Ключевые слова: курс, компетенции, видеоконференция, лекции, тест, прокторинг.

Всфере последних событий учебные заведения столкнулись с проблемой организации дистанционного обучения. Сегодня проведение такого рода преподавания стало более адаптированным как для преподавателей, так и для обучающихся, но всё ещё имеет некоторые недостатки.

Внастоящее время процесс дистанционного обучения, чаще всего, происходит через бесплатную платформу Moodle [1]. Из преимуществ стоит отметить, что данная платформа обладает высокой надёжностью, бесплатным базовым функционалом, возможностью хранить любые типы данных. Недостатки данной системы заключаются в том, что для развёртывания такого рода системы необходимо обращаться к помощи разработчиков, имеет достаточно сложную структуру, что препятствует быстрому освоению системы, дополнительный функционал может быть платным и внедрён с помощью плагинов, что значительно усложняет реализацию системы. Исходя из этих недостатков была разработана платформа онлайн обучения, базирующая на компетентностном подходе [2].

Вразрабатываемой платформе было уделено внимание следующим пунктам:

218

- наличие встроенного редактора курса; - наличие встрое нного функционала по проведению видеоконферен-

ции;

-наличие встроенного редактора лекций;

-наличие функционала для коммуникации преподавателей и обучаю-

щихся;

-удобный интерфейс всего приложения;

Основной сущностью разработанной платформы явл яется Курс. В нём содержится вся инфор мация для обучения исходя из ко мпетенций. Курс включает в себя секции, которые в свою очередь состоят из подсекций. Сущность «Секция» являетс я темой обучения предполагаемой компетенции, которая структурирует материал для изучения. В случае, если прохождение курса предполагает ст рогую последовательность прохождений секций, то доступ к материалам секции может быть закрыт до выполнений всех тестов предыдущей секции. На рисунке отображена схема Курса.

Рисунок. Схема Курса

Подсекции включают в себя тесты, лекции, видеоконференцию. Сущность «Лекция» агрегирует текстовые и медиа материалы.

«Видеоконференция» - запланированная видеосвязь, в рамках которой преподаватель имеет возможность:

- демонстрации экрана, а также управления доступом к этому функционалу среди обучающ ихся;

-ограничения доступа на отправку как текстовых, та к и файловых сообщений в чатах;

-управления правами модератора;

-записи видеоко нференции. Видеозапись доступна после проведения конференции во вложениях чата.

Сущность «Тест» является набором вопросов, который составляется автоматически на основе компетенций сущности, для кото рой формировался

219