Фрагмент описания базы данных

Рассмотрим возможности применения технологии баз данных для решения задачи предотвращения потенциальных конфликтных ситуаций (ПКС) на этапе предварительного планирования полетов воздушных судов (ВС) по стандартным маршрутам (СТМ), пересекающим запретные зоны (ЗЗ) различного назначения. Эту задачу далее будем кратко называть задачей предотвращения ПКС с ЗЗ. Рассмотрение выполним на примере ограниченного и упрощенного описания соответствующей базы данных, чтобы продемонстрировать только суть использования информационных моделей для решения прикладных задач, не вдаваясь в подробности и детали описания, которые на практике могут иметь важное значение. Заметим, что для реального решения, рассматриваемой задачи необходимо детально спроектировать и реализовать не только соответствующую БД, но и программы ее обновления и обработки.

Итак, предположим, что предварительное планирование полетов ВС осуществляется ежедневно по четырем СТМ, схема которых представлена на рисунке 3.14.

Каждый из этих СТМ имеет уникальный номер (НОМ_СТМ), аэродром вылета (АЭР_В), аэродром посадки (АЭР_П) и задается необходимым количеством точек маршрута (ТМ), имеющих уникальные в маршруте номера (НОМ_ТМ), возрастающие от начала к концу маршрута, типы (ТИП_ТМ) и географические координаты (Ш_ТМ – широта, Д_ТМ – долгота). Будем считать, что имя ТИП_ТМ может иметь следующие смысловые значения:

нтм — начальная точка маршрута;

птм — промежуточная точка маршрута;

ктм — конечная точка маршрута;

зi — точка соприкосновения маршрута с запретной зоной № i;

вх_зi или вы_зi — соответственно точки входа и выхода из запретной зоны № i.

Рисунок 3.14 — Пример схемы стандартных маршрутов

Никаких других значений для указанного имени атрибута в базе данных существовать не должно. Такие ограничения по содержанию значений атрибутов в теории баз данных называются ограничениями доменов.

Стандартные маршруты могут пересекать запретные зоны (см. рисунок 3.14), которые имеют уникальные номера (НОМ_З), имена (И_З) и предназначение (НАЗ_З). Каждая запретная зона задается произвольным количеством точек излома (больше двух) своей границы, которые имеют уникальные для зоны номера (НОМ_ТГ) и географические координаты (Ш_ТГ, Д_ТГ). В каждой ЗЗ специальным должностным лицом на конкретную дату (ДТ_З) может быть определено несколько рабочих периодов времени (периодов закрытия зоны), в течение которых полеты воздушных судов через зону и в соприкосновении с ней запрещены. Каждый из этих периодов имеет уникальный в сутках номер (НОМ_ПЗ), время начала (ВРН_З) и конца (ВРК_З) закрытия зоны.

Существо рассматриваемой задачи предотвращения ПКС с ЗЗ состоит в сопоставлении времен прохода (входа и выхода) воздушных судов через запретные зоны с установленными периодами закрытия и в недопущении планирования полетов в запретных зонах (например, в з2 и з4 на рисунке 3.13) или в соприкосновении с ними (например, с з5 на рисунке 3.13) в эти периоды.

Если t_н и t_к — время начала и конца рабочего периода некоторой ЗЗ, а t_вх и t_вых — время пролета ВС через входную и выходную ТМ той же ЗЗ, то условия наличия или отсутствия конфликта между планируемым полетом и периодами закрытия этой ЗЗ определяются следующими соотношениями:

((t_вх<t_н)&(t_вых<t_н))Ú(t_вх>t_к) — конфликта нет; (3.1)

((t_вх<t_н)&(t_вых≥t_н))Ú(t_н ≤t_вх≤t_к) — конфликт существует. (3.2)

Таким образом, для выявления конфликта необходимо знать рабочие периоды запретных зон, начало и конец которых устанавливаются соответствующими ограничениями и записываются в базу данных, а также времена пролета воздушными судами точек входа и выхода из запретных зон при реализации полетов по стандартным маршрутам. Эти времена рассчитываются вручную или с помощью специальных программ на основе знания времени вылета (ВРВ), типа воздушного судна (ТИП_ВС) и других параметров запланированного полета на данном маршруте. Результаты этих расчетов также заносятся в базу данных.

Для описания базы данных, применяемой в процессе планирования полетов воздушных судов, будем использовать реляционную (табличную) модель. Фрагмент заполнения части базы данных, являющейся информационной моделью процессов назначения запретных зон, определения их границ и указания периодов закрытия зон для полетов (рабочих периодов), показан на рисунке 3.15

Рисунок 3.15 — Пример состояния фрагмента
информационной модели запретных зон

Вид таблиц, входящих в состав модели (названия таблиц, состав и имена атрибутов — столбцов), значения имен атрибутов, которые могут появляться в таблицах, правила заполнения таблиц значениями и связи таблиц, определяются при проектировании базы данных и сообщаются СУБД с помощью языка описания данных. Для упрощенного описания фрагмента рассматриваемой базы данных будем использовать следующие смысловые значения соответствующих имен атрибутов:

зi — зона № i;

тгj — точка границы зоны, имеющая №j;

х_j, у_j — значения широты и долготы j-той точки границы;

упзi — учебно-пилотажная зона № i;

плг_ПВОi — полигон ПВО № i;

спзi — спортивная зона № i;

утп — учебно-тренировочные полеты;

уч_стрб — учебные стрельбы;

увп — упражнения высшего пилотажа;

20.09.2008 — значение даты в формате (чч.мм.гггг) — число, месяц, год;

пi — рабочий период (запрещенный для полетов) № i;

19.00 — значение времени в формате (чч.мм) — часы, минуты.

Из рисунка 3.15 видно, что в нашем примере для второй и пятой запретных зон на 20 марта 2010 г. было установлено по два рабочих периода, а для 4-ой зоны — три периода. Показанные на рисунке 3.14 таблицы могут заполняться различными должностными лицами. Связи, указанные между таблицами, определяют порядок их заполнения, подробно описанный в [1-3], и обозначают следующее. Первой должна заполняться таблица ЗЗ, второй — ТГЗ (при этом значение атрибутов Ш_ТГ и Д_ТГ могут вноситься вручную или специальными программами, вычисляющими эти значения по указанию оператора), но значения координат для граничных точек запретных зон могут определяться только для тех зон, которые уже записаны в таблицу ЗЗ. Таблица РПЗ может заполняться оператором на любую будущую дату года, но только для тех запретных зон, которые указаны в таблице ТГЗ. Таким образом, указанные связи позволяют реализовать следующие правила ведения базы данных запретных зон:

1) прежде, чем задать координаты граничных точек запретной зоны в таблице ТГЗ, необходимо включить ее описание в таблицу ЗЗ;

2) прежде чем, задать рабочие периоды для любой запретной зоны в таблице РПЗ, необходимо задать координаты ее граничных точек в таблице ТГЗ.

За правильностью заполнения таблиц базы данных должны «следить» специальные программы контроля ее целостности, которые не должны позволять операторам осуществлять нарушения правил (ограничений) целостности БД.

Рассмотрим теперь информационную модель процесса планирования полетов по стандартным маршрутам, представленным в таблицах СТМ, ТМ, ПСТМ, ПРТМ (рисунок 3.16).

Рисунок 3.16 — Пример состояния информационной модели
плана полетов по стандартным маршрутам

Пусть существо планирования полетов состоит в назначении должностным лицом (планировщиком полетов) даты полета (ДТ_П), времени вылета (ВРВ), типа воздушного судна (ТИП_ВС), позывного экипажа (КВС) и номера стандартного маршрута (НОМ_СТМ), по которому планируется выполнить полет. Этот процесс сопровождается записью соответствующих данных в таблицу ПСТМ. После этого вручную или с помощью специальных программ, получив данные о типе воздушного судна (ТИП_ВС), каким-либо способом выполняются расчеты времен (ВРПР_Т), высот (ВЫС_П) и скоростей (СКОР_П) пролета каждой точки заданного СТМ. Полученные результаты расчетов записывают в таблицу ПРТМ, а время посадки (ВРП) — в таблицу ПСТМ. На рисунке 3.16 показан возможный вариант заполнения таблиц базы данных. В некоторых строках таблиц для наглядности их смыслового содержания сделаны пропуски повторяющихся значений атрибутов, хотя на самом деле в этих позициях записаны те же самые значения, что и в ближайшей верхней строке.

Можно считать, что рассматриваемый нами пример связан с двумя базами данных, состояние одной из которых представлено на рисунке 3.15, а другой — на рисунке 3.16. Эти базы данных не имеют атрибутов с одинаковыми именами и, с одной стороны, могут заполняться, корректироваться (обновляться) независимо друг от друга. Но, с другой стороны, они имеют разноименные атрибуты с одинаковыми значениями «дата» (имена ДТ_П и ДТ_З) и похожими (толерантными) значениями (имена НОМ_З и ТИП_ТМ). Наличие таких атрибутов, как будет показано далее, позволяет вести совместную обработку таблиц этих баз данных с целью поиска необходимой информации для решения задачи о существовании или отсутствии ПКС в предварительных планах полетов.

Таблицы рассматриваемых баз данных для большей наглядности имеют ограниченное заполнение только на одну дату 20.03.2010 и только на некоторые запретные зоны и маршрутные точки. Реальная информационная модель состоит из полностью заполненных таблиц.

Программы, обрабатывающие эти базы данных и предназначенные для решения задачи предотвращения ПКС с ЗЗ, должны определять значение признака потенциального конфликта (ПРК) для каждого планируемого полета воздушного судна. Значения этого атрибута (0 — конфликта нет; 1 — конфликт существует) имеют смысл и могут быть определены только для точек пересечения маршрутов с ЗЗ. Наличие потенциального конфликта в плане (после его выявления) может обозначаться цветом или миганием, соответствующих строк таблицы ПСТМ или других выходных форм, с которыми работает планировщик полетов, заставляя его сделать те или иные изменения в плане для устранения выявленных ПКС.

В рассматриваемом примере плана полетов (в таблицах ПСТМ и ПРТМ) существуют, но явно не видны ПКС для четырех экипажей с позывными К50 на маршруте СТМ003, К15 и К17 на маршруте СТМ005 и К99 на маршруте СТМ001, что обозначено жирным шрифтом соответствующих строк в таблицах ПСТМ и ПРТМ. Потенциальные конфликтные ситуации определяются тем, что планируемый полет экипажа с позывным К50 на маршруте СТМ003, проходящем через запретную зону з2, нарушает какие-то ее рабочие периоды, полет экипажей с позывными К15 и К17 на маршруте СТМ005 нарушают какие-то рабочие периоды зоны з4, а полет экипажа с позывным К99 — зоны з5. Хотя в рассматриваемой информационной модели (рисунки 3.15 и 3.16) существует вся необходимая информация для явного наблюдения указанных ПКС, однако сделать это очень трудно. Еще труднее увидеть детальную картину этих ПКС, содержащую их причины, рабочие периоды и зоны, в которых они возникают, необходимые действия для их устранения. Ответить на эти вопросы можно только с помощью специальной обработки информации, содержащейся в рассматриваемых базах данных.

Рассмотрим, как можно решить эти задачи выявления и предотвращения ПКС с помощью операций обработки баз данных, формируемых в процессе планирования полетов.

Дата добавления: 2014-12-27