Результаты библиографического поиска/анализа для системы управления беспилотным летательным аппаратом с технологией проектирования MDA/MDD

В.В. Макаров,
 с.н.с., к.т.н., с.н.с, makarov@ipu.ru,
ИПУ РАН, г. Москва,
 С.С. Панин,
 студ., paninss@yandex.ru,
 М.С. Шибаев,
 студ., maxshepard@hotmail.com,
НИЯУ МИФИ, г. Москва

В докладе приведены результаты поиска открытых публикаций в пяти современных электронных библиографических хранилищах данных: ScienceDirect, eLIBRARY, SpringerLink, National Science Digital Library (NSDL) и Российская Государственная Библиотека (РГБ) по тематике проектирования программного обеспечения (ПО) и модели беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с использованием последних достижений в области проектирования ПО.

Приведён список форм запросов, использовавшихся при информационном поиске, на русском и английском языках, а также анализ результатов поиска. Во всех пяти хранилищах было найдено крайне малое количество публикаций, несмотря на отсутствие ограничений по времени публикаций.

         

This report presents the results of the search of open publications in five modern electronic bibliographic data storage: ScienceDirect, eLIBRARY, SpringerLink, National Science Digital Library (NSDL) and the Russian State Library (RSL) on the subject of software design and modelling of an unmanned aerial vehicle (UAV) using the latest advances in software design.

This report provides a list of requests, which were used in informational research, both in Russian and English languages, as well as analysis of the search results. Very small amount of publications were found, despite of lack of time limits of publications.

1. Примеры использования технологии проектирования MDA/MDD в авиации

Компании, разрабатывающие продукты, неисправность которых может причинить вред здоровью или привести к гибели людей (например, в авиации, автомобилестроении или производстве медицинского оборудования), обязаны строго следовать стандартам разработки.

Отраслевые аналитические отчеты показывают значительные преимущества управляемой моделями разработки, а положения о моделировании, добавленные в DO-178C, еще больше повышают важность моделирования в процессе разработки. Rational Rhapsody предоставляет поддержку управляемой моделями разработки (MDD – model-driven development): [1]

1.  Использование UML и SysML для визуального проектирования.

2.  Имитация для ранней проверки.

3.  Генерирование C++, C и Ada-приложений, включая поведение.

4.  Основанное на моделях тестирования для автоматизации тестирования.

5.  Трассируемость артефактов жизненного цикла, в том числе требований и тестов.

2. Список запросов, использовавшихся в информационном поиске

Таблица 1

Базовые формы запросов

№ запроса

Запрос на русском

Запрос на английском

1

((БПЛА) AND (UML))

((UAV) AND (UML))

2

((БПЛА) AND (MDD) AND (UML))

((UAV) AND (MDD) AND (UML))

3

((БПЛА) AND (MDD))

((UAV) AND (MDD))

4

((БПЛА) AND (MDA))

((UAV) AND (MDA))

5

((БПЛА) AND (CИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ))

((UAV) AND (CONTROL SYSTEM))

6

((БПЛА) AND (СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ) AND (UML))

((UAV) AND (CONTROL SYSTEM) AND (UML))

7

((БПЛА) AND (ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ))

((UAV) AND (EXTERNAL PERTURBATION))

8

((БПЛА) AND (КОМПЕНСАЦИЯ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ))

((UAV) AND (COMPENSATION OF EXTERNAL PERTURBATION))

9

((БПЛА) AND (МОДЕЛИРОВАНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ))

((UAV) AND (SIMULATION OF EXTERNAL PERTURBATION))

10

((БПЛА) AND (СИСТЕМА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ))

((UAV) AND (REAL-TIME SYSTEM))

11

((БПЛА) AND (IBM RATIONAL RHAPSODY))

((UAV) AND (IBM RATIONAL RHAPSODY))

12

((БПЛА) AND (ВСТРАИВАЕМАЯ СИСТЕМА))

((UAV) AND (EMBEDDED SYSTEM))

13

((БПЛА) AND (ДИНАМИКА ПОЛЁТА))

((UAV) AND (FLIGHT DYNAMICS))

14

((БПЛА) AND (ЗАДАННАЯ ТРАЕКТОРИЯ))

((UAV) AND (PREDETERMINED TRAJECTORY))

 

15

((БПЛА) AND (СЛЕДОВАНИЕ ЗАДАННОЙ ТРАЕКТОРИИ))

((UAV) AND (FOLLOWING A PREDETERMINED TRAJECTORY))

16

((БПЛА) AND (ДВИЖЕНИЕ ПО ЗАДАННОЙ ТРАЕКТОРИИ))

((UAV) AND (RETENTION OF GIVEN TRAJECTORY))

17

((БПЛА) AND (УДЕРЖАНИЕ НА ЗАДАННОЙ ТРАЕКТОРИИ))

((UAV) AND (SIMULATION MODEL))

18

((БПЛА) AND (ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ))

((UAV) AND (SIMULATION MODEL OF CONTROL SYSTEM))

19

((БПЛА) AND (ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ))

((UAV) AND (CONTROL SYSTEM) AND (SIMULATION MODEL))

20

((БПЛА) AND (АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ))

((UAV) AND (ADAPTIVE CONTROL))

 

21

((БПЛА) AND (ВИЗУАЛЬНАЯ РАЗРАБОТКА))

((UAV) AND (VISUAL DEVELOPMENT))

      

22

((БПЛА) AND (УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ))

((UAV) AND (EQUATIONS OF MOTION))

 

Табл. 1 содержит в себе только базовые формы запросов и не отражает все использованные при поиске варианты запросов, которые были составлены с использованием различных поисковых инструментов.

3. Описание хранилищ данных

Был проведён информационных поиск в пяти электронных библиографических хранилищах данных:

1.  Elsevier ScienceDirect – крупнейший в мире электронный ресурс информации по науке, технологии и медицине. Разработан для удовлетворения информационных потребностей научных, образовательных, коммерческих и правительственных организаций. [2] На платформе ScienceDirect размещено более 2500 журналов — самая большая коллекция научных журналов в мире. Большинство журналов издательства — рецензируемые авторитетные издания. По данным Journal Citation Reports 2012 года 17% журналов издательства входят в первые децили (10%) журналов в своих предметных категориях, что превосходит показатели всех других научных издательств мира. Часть журналов ScienceDirect находятся в свободном доступе. Производится индексирование русскоязычных источников. [3]

2.  eLIBRARY – крупнейшая в России электронная библиотека научных публикаций в области науки, технологии, медицины и образования, обладающая богатыми возможностями поиска и получения информации. Библиотека интегрирована с Российским индексом научного цитирования (РИНЦ). Содержит рефераты и полные тексты более 22 млн научных статей и публикаций, в том числе электронные версии более 4800 российских научно-технических журналов, из которых более 3800 журналов в открытом доступе. [4]

3.  SpringerLink – интерактивная база данных журналов, книжных серий, книг, справочных материалов и архивов для исследователей и ученых. [5] На Springer приходится 2987 рецензируемых научных журналов. [6]

4.  National Science Digital Library – открытая электронная библиотека-портал, обеспечивает доступ к источникам информации по науке и технике.

5.  Российская Государственная Библиотека – круп­ней­шая пуб­лич­ная биб­лио­те­ка мира. В сте­нах РГБ на­хо­дит­ся уни­каль­ное со­бра­ние оте­че­ствен­ных и за­ру­беж­ных до­ку­мен­тов на 367 язы­ках ми­ра. Объ­ем фон­дов пре­вы­ша­ет 45 млн 500 тыс. еди­ниц хра­не­ния. Свои фон­ды биб­лио­те­ка рас­кры­ва­ет не толь­ко по­сред­ством си­сте­мы ка­та­ло­гов и кар­то­тек: со­здан и по­сто­ян­но по­пол­ня­ет­ся элек­трон­ный ка­та­лог. [7]

Главное отличие данных хранилищ данных от известных поисковых систем типа Google или Yandex, для задач научного информационного поиска, состоит в том, что поиск в этих хранилищах происходит по различным научным журналам, включая большое количество рецензируемых авторитетных изданий, тогда как результатами поиска в Google или Yandex являются электронные ресурсы или документы со всего интернета, что приводит к наличию большого количества непроверенных данных, недостоверной информации, спама и т.д.

4. Результаты поиска

Для определения общего количества документов в хранилищах по темам, связанным с БПЛА, были использованы обобщенные запросы (БПЛА)/(UAV). Найденные документы сортировались по релевантности силами поисковых систем представленных хранилищ данных, после чего оценивалась фактическая релевантность первых 300-та документов.

В хранилище ScienceDirect по обобщенному запросу (UAV) был выдан 6651 документ. После поиска с использованием запросов из табл. 1 было выделено лишь 7 документов, релевантных теме исследования. Нерелевантные документы имели различную тематику, никак не связанную с разработкой систем управления БПЛА. К примеру, среди найденных документов, присутствовали документы, описывающие алгоритмы автономного движения БПЛА в городе или движения группы БПЛА. Также присутствовали документы, описывающие улучшенные алгоритмы идентификации БПЛА препятствий на пути, или документы, описывающие практическое применение БПЛА в различных сферах жизнедеятельности.

В хранилище eLIBRARY по обобщенному запросу (БПЛА) было выдано 1868 документов. После проделанного поиска было выделено 7 документов, релевантных теме исследования. В отличие от хранилища ScienceDirect, нерелевантные документы в eLIBRARY в большинстве своем даже не были связаны с БПЛА. Среди нерелевантных документов выделялись документы, связанные с политикой или сельским хозяйством и т.д.

В хранилище SpringerLink по обобщенному запросу (UAV) было выдано 6665 документов. После проделанного поиска было выделено 5 документов, релевантных теме исследования. Нерелевантные документы в этом хранилище имели тематику, схожую с той, что была в хранилище ScienceDirect.

В хранилище National Science Digital Library по запросу (UAV) было выдано 4 документа, но, к сожалению, ни один из них не является релевантным и, более того, все они мало связаны с какими-либо разработками, связанными с БПЛА.

В хранилище Российская Государственная Библиотека по обобщенному запросу (БПЛА) было выдано 532 документа. После проделанного поиска было выделено 3 документа, релевантных теме исследования, однако все они уже были найдены в хранилище eLIBRARY. Нерелевантные документы имели тематику, схожую с той, что была в хранилище eLIBRARY.

Рис. 1. Распределение релевантных документов по базам

Предположительно, такие результаты связаны с тем, что новейшие разработки в сфере систем управления, использующие передовые достижения в проектировании ПО, не выкладывают в общедоступные хранилища данных, либо потому что большинство до сих пор работают, используя традиционные методы разработки.

Заключение

Информационный поиск показал наличие малого количества публикаций, связанных непосредственно с темой исследования. Наиболее успешным оказался поиск на ресурсах eLIBRARY, SpringerLink и ScienceDirect. На данных ресурсах было найдено наибольшее количество релевантных публикаций по сравнению с другими рассматриваемыми источниками (National Science Digital Library, Российская Государственная Библиотека). В базе National Science Digital Library ничего не было найдено. Найденные в РГБ документы идентичны документам, найденным в eLIBRARY.

Наиболее близкими к теме исследования оказались следующие публикации:

1.  Real-Time UML Workshop for Embedded Systems (Second Edition), 2014 Bruce Powel Douglass

2.  A Modeling Language Based on UML for Modeling Simulation Testing System of Avionic Software Chinese Journal of Aeronautics, Volume 24, Issue 2, April 2011, Pages 181-194 Lize WANG, Bin LIU, Minyan LU

3.  РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ БПЛА КЛАССИЧЕСКОЙ КОМПОНОВКИ Кияев А.А., Васильев М.А., Пискаев К.Ю. В сборнике: Робототехника и системный анализ: создание и исследование информационных моделей Пенза, 2016. С. 61-65.

4.  An object-oriented analysis and design model to implement controllers for quadrotor UAVs by specializing MDA’s features with hybrid automata and real-time UML, 2013 WSEAS Transactions in Systems, Diem, P.G., Hien, N.V., Khanh, N.P.

Литература

1.  IBM developerWorks. Новые возможности IBM Rational Rhapsody 8.0 и Rhapsody Design Manager 4.0. (Электронный ресурс). – http://www.ibm.com/developerworks/ru/library/r-rational-rhapsody-80-rhapsody-design-manager-40/

2.  РГУТИС. Научные поисковые системы и базы данных. (Электронный ресурс). –http://rguts.ru/science/science_databases/

3.  НЭИКОН. Elsevier – Журналы. (Электронный ресурс). – http://neicon.ru/resources/foreign/102-sitestructure/resursy-neikon/zarubezhnye-resursy/292-elsevier-journals

4.  eLIBRARY. Информация о проекте. (Электронный ресурс). – Режим доступа: http://elibrary.ru/elibrary_about.asp

5.  Информационный портал научной библиотеки им. Е. И. Овсянкина, Издательство Springer. (Электронный ресурс). – http://library.narfu.ru/rus/eresources/elibraryresources/pages/springer.aspx

6.  Троицкий вариант. Где публикуются рецензируемые научные статьи? (Электронный ресурс). – http://trv-science.ru/2015/02/10/gde-publikuyutsya-recenziruemye-nauchnye-stati/

7.  Российская государственная библиотека. Официальный сайт. (Электронный ресурс). –http://www.rsl.ru/ru/s1/s13478/