1.1.3 Сравнительный анализ существующих аналогов

Характерная черта систем решающих подобные задачи - высокая вариативность реализации. В такой ситуации, когда отсутствуют какие-то стандартные шаблоны решения задачи, важную роль играют видение конечного продукта заказчиком, его требования и представление о том программном обеспечении, в котором он нуждается. Таким образом многие ключевые компоненты системы и её общая структура строятся на основе нужд и личных предпочтений.

Кроме того важен тот факт, что аналогичные реализации в силу особенности проблемы, которую они призваны решить, и по ряду других причин, не могут быть приобретены и поставлены на эксплуатацию напрямую, подобно иным коммерческим приложениям решающим шаблонные задачи с распространенными методиками решений.

Проведённый поиск аналогичных реализаций, имеющихся в общем доступе, показал, что решений для поставленной задачи нет, либо они не удовлетворяют всем основным требованиям. В большинстве случаев доступные сведенья об аналогичных проектах не несут какой-либо конкретной информации о принципах их функционирования, что не позволяет провести хотя бы поверхностный анализ.

Таким образом было принято решение разработать свою систему, полностью удовлетворяющую требованиям поставленной задачи.

1.1.4 Постановка задачи на разработку

В данной дипломной работе поставлена задача разработать программное обеспечение подсистемы имитации средств обнаружения и противодействия беспилотным летательным аппаратам. Данная подсистема должна работать автономно, предоставляя оператору исчерпывающую информацию о ходе своей деятельности и её результатах, основные задачи которой - имитация работы средств обнаружения и противодействия, а также взаимодействие с другими программами комплекса.

В качестве подсистемы комплекса противодействия беспилотным летательным аппаратам необходимо спроектировать и реализовать программное обеспечение моделирующее работу средств обнаружения и противодействия. Соответственно подсистема должна состоять из двух программ-имитаторов.

Система средств обнаружения имитирует работу различных типов средств обнаружения и должна решать при этом следующие основные задачи:

- имитация обнаружения цели и её ведение в зоне видимости конкретного средства обнаружения;

- объединение целей ведомых различными типами средств обнаружения.

Система средств противодействия имитирует работу различных типов средств противодействия и должна решать при этом следующие основные задачи:

- имитация противодействия цели, с учётом технических характеристик применяемого типа средств противодействия и расстояние до цели;

- осуществление оценки (определение факта) противодействия цели.

Кроме того нужно спроектировать и реализовать базу данных, на которой будет храниться информация об используемых средствах обнаружения и противодействия.

Данная подсистема должна быть способна использовать СУБД для загрузки данных по средствам обнаружения и противодействия из базы данных.

Также необходимо обеспечить взаимодействие с другими программами комплекса противодействия беспилотным летательным аппаратам.

Проанализируем предметную область, на основе которой будет проектироваться подсистема. Обозначим основные понятия предметной области для обоих имитаторов подсистемы.

У средств обнаружения можно выделить ряд понятий:

- наименование;

- тип;

- дальность обзора;

- координаты местонахождения;

- способ обнаружения;

- готовность.

Готовность - отражает готовность конкретного средства к использованию.

Эффективность средства обнаружения напрямую зависит от дальности его обзора, способа обнаружения и координат местонахождения. Значения этих данных должны будут напрямую использоваться в алгоритме.

У средств противодействия так же можно выделить ряд схожих понятий:

- наименование;

- тип;

- дальность противодействия;

- координаты местонахождения;

- способ противодействия;

- готовность.

Дальность противодействия - это максимальное расстояние, на котором средство обнаружения может осуществить попытку противодействия беспилотному летательному аппарату. Напрямую влияет на результат противодействия.

Так же на эффективность применения средства влияет и способ противодействия.

Помимо этого, следует учесть, что не всякое средство противодействия может быть использовано в определённой ситуации. Его выбор, должен исходить не только из соображений эффективности, но и из соображений безопасности.

Здесь следует отметить очень важную деталь. Предметная область подсистемы имитаторов средств обнаружения и противодействия, является лишь частью общей предметной области комплекса противодействия беспилотным летательным аппаратам, поэтому рассматривать её отдельно не имеет смысла. Общая предметная область комплекса более обобщена и универсальна, и основывается на работе с картографией. Основополагающие понятия ПО подсистемы имитаторов, не выделяются в отдельную сущность, а являются лишь частным случаем более общего объекта ПО комплекса противодействия. Следовательно, на сущности подсистемы имитаторов накладываются определённые ограничения извне, для понимания которых необходимо рассмотреть модель общей ПО комплекса противодействия. Она в свою очередь основывается на следующих понятиях:

- карта;

- объект;

- примитив;

- район;

- слой;

- объект слоя;

- примитив слоя;

- траса.

Карта это основа, на которую накладываются объекты и районы, состоящие из слоёв, на которых, в свою очередь, располагаются объекты слоёв. Объекты основываются на примитивах. Траса - сущность, связываемая с динамическими объектами, местоположение которых на карте может изменяться.

Т.о. поверх карты может быть расположено несколько слоёв, содержащие объекты слоёв. Например, слой со средствами обнаружения или слой со средствами противодействия, динамический слой.

1.2.1 Функциональные возможности

Пользователем разрабатываемого программного обеспечения подсистемы имитаторов будет являться оператор средств обнаружения и противодействия беспилотным летательным аппаратам. Он является основным действующим лицом этой системы. Краткое описание приведено в таблице 1.

Таблица 1 - Краткое описание основных действующих лиц

Цели и приоритеты основных действующих лиц представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Цели и приоритеты целей основных действующих лиц

Несмотря на то, что имитаторы средств обнаружения и противодействия планируются отдельными программами, будут оцениваться функциональные возможности подсистемы в целом.

На рисунке 4 приведена предварительная диаграмма вариантов использования для пользователя "Оператор".

В таблице 3 приведено описание вариантов использования для пользователя "Оператор".

Рисунок 4? Предварительная диаграмма вариантов использования для роли "Оператор"

Таблица 31 - Описание вариантов использования для роли "Оператор"

Подробное описание основных вариантов использования, доступных пользователю, приведено ниже.

Вариант использования: Загрузить средства обнаружения

Область действия: программа-имитатор средств обнаружения

Уровень: цель пользователя

Основное действующее лицо: Оператор

Участники и интересы: Оператор хочет загрузить средства обнаружения

Предусловие: произведена настройка программы-имитатора средств обнаружения

Минимальные гарантии: при ошибке подключения к базе данных или ошибке открытия карты, будет выведено соответствующее сообщение

Гарантия успеха: процесс подключения к базе данных будет запущен, осуществлена загрузка средств обнаружения

Триггер: пользователь выбирает пункт "Загрузить средства обнаружения" в программе

Основной сценарий:

1.2.3.1 Основные принципы проектирования пользовательского интерфейса

При разработке проекта пользовательского интерфейса учитывается мнение художника, человеческий фактор и интуиция потенциального пользователя. Некоторые основные принципы построения оконных интерфейсов проясняются после длительной работы с ними [6]. Вот несколько самых важных принципов:

необходимо понять, в чем состоит работа пользователя. Как правило, проектировщики интерфейсов проводят анализ заданий для понимания сути работы пользователя;

нужно сделать так, чтобы клиент чувствовал, что он контролирует взаимодействие. Интерфейс пользователя должен обеспечивать возможность отмены действий;

желательно предоставить клиенту несколько вариантов завершения каждой операции, связанной с интерфейсом (наподобие закрытия окна или файла), и не обращать особого внимания на его ошибки;

внимание пользователя привлекает верхний левый угол экрана. Поэтому самую важную информацию необходимо размещать именно там;

нужно учитывать пространственное расположение элементов. Связанные друг с другом компоненты экрана следует размещать рядом, например в одной рамке;

необходимо обращать особое внимание на удобочитаемость и ясность элементов интерфейса. Для передачи идей и понятий необходимо использовать активный залог;

нужно ограничивать количество используемых цветов. Из всего многообразия необходимо остановиться на нескольких. Чрезмерное множество цветов будет отвлекать пользователя от выполняемых им задач;

как и в случае с цветами, необходимо ограничивать число шрифтов. Желательно избегать курсивов и витиеватых шрифтов;

необходимо стараться создавать компоненты пользовательского интерфейса одинакового размера. При использовании компонентов различных размеров, разнообразии цветов и шрифтов создается мешанина или даже мозаика, которую специалисты в области GUI называют дизайном в стиле "клоунских штанов";

компоненты и поля данных необходимо выравнивать по левому краю. Это уменьшает нагрузку на глаза при просмотре экрана;

если пользователь после прочтения и обработки определенного блока информации должен щелкать на кнопках, то такие кнопки лучше разместить справа от блока информации или же под этим блоком и, опять-таки, справа. Это соответствует естественной тенденции (присущей нашей культуре) читать слева направо. Если одна из кнопок является кнопкой по умолчанию, то ее нужно выделить и сделать первой кнопкой в наборе.

1.2.3.2 Критерии качества пользовательского интерфейса

Существует четыре основных критерия качества любого интерфейса [7], а именно:

эффективность работы пользователей;

количество человеческих ошибок;

скорость обучения;

субъективное удовлетворение пользователей (подразумевается, что соответствие интерфейса задачам пользователя является неотъемлемым свойством интерфейса).

Эффективность выполнения работы. Длительность выполнения того или иного действия пользователем состоит из следующих составных частей:

длительности восприятия исходной информации;

длительности интеллектуальной работы (пользователь думает, что он должен сделать);

длительности физических действий пользователя;

длительности реакции системы.

Так как скорость мышления пользователя не зависит от программного обеспечения, то ускорить скорость выполнения работы можно только уменьшая длительность физических действий пользователя и время отклика системы. Для решения данных задач существует ряд методов.

Непосредственное манипулирование. Смысл этого метода очень прост. Пользователь не отдает команды системе, а манипулирует объектами. Очевидно, что даже такое простое действие, как стирание файла, на самом деле состоит из многих малых, уже не делимых, действий (жестов). При этом для ускорения мыслительной работы пользователя необходимо не только сокращать количество этих жестов, но и делать эти жесты более простыми.

Потеря фокуса внимания. При работе с системой на пользователя постоянно воздействуют внешние раздражители, которые заставляют пользователя время от времени отвлекаться от производимой работы. Таким образом, необходимо максимально облегчать возвращение пользователей к работе и проектировать интерфейс так, чтобы пользователи возможно меньше о нем думали.

Быстрый или точный. Любое физическое действие, совершаемое с помощью мускулатуры, может быть или точным, или быстрым. Таким образом, чтобы физическое действие пользователя было быстрым, оно не должно быть точным. Пользователь, как правило, управляет компьютером двумя способами, а именно мышью и клавиатурой. Клавиатура не требует особой точности движений - неважно, быстро нажали клавишу или медленно, равно как сильно или слабо. Мышь, напротив, инерционна, поэтому оптимизация использования мыши в системе может существенно повысить общую скорость работы.

Длительность реакции системы. Данный показатель напрямую связан со скоростью работы пользователя. Большое время реакции системы заставляет пользователя отвлекаться от работы, а затем дополнительно тратить время на восстановление фокуса. При этом нельзя исключить случаи, когда долгое время ожидания является оправданным (передача большого количества информации, выполнение сложной операции и т.д.). В этих случаях система должна предоставить пользователю точные данные о времени завершения длительной операции. Тогда пользователь сможет переключиться на другую операцию, не отвлекаясь на периодическую проверку завершения текущей.

Человеческие ошибки. При работе с любой системой возникают ошибки, которые можно разделить на несколько групп.

Ошибки, вызванные недостаточным знанием предметной области. Ошибки данной группы могут быть исправлены обучением пользователя работе с системой. Для этой цели система должна содержать справочную информацию.

Ошибки, вызванные не считыванием показаний системы, которые одинаково часто производят как опытные, так и неопытные пользователи. Первые не считывают показаний системы потому, что у них уже сложилось мнение о текущем состоянии, и они считают излишним его проверять, вторые - потому что они либо забывают считывать показания, либо не знают, что это нужно делать и как.

Моторные ошибки, количество которых фактически пренебрежимо мало, но не так мало, чтобы вовсе их не учитывать. Сущностью этих ошибок являются ситуации, когда пользователь знает, что он должен сделать, знает, как этого добиться, но не может выполнить действие нормально из-за того, что физические действия, которые нужно выполнить, выполнить трудно.

Важной функцией любой системы является возможность отменить выполненное действие. Данная возможность зачастую помогает пользователю не только исправить сделанную ошибку, но свободно изучать систему методом проб и ошибок, будучи при этом уверенным в возможности отменить сделанную ошибку.

1.2.4 Требования к аппаратно-программному обеспечению

В таблице 6 указаны минимальная и рекомендуемая конфигурации аппаратного и программного обеспечения, необходимые и достаточные для корректного функционирования прикладных приложений.

Таблица 6 - Минимальная и рекомендуемая конфигурации аппаратного и программного обеспечения

Обоснование выбора операционной системы. В современном компьютерном мире выбор операционной системы заключается в выборе из двух вариантов: Microsoft Windows или Linux [10]. В отличие от Microsoft Windows операционные системы семейства Linuxлишены этого недостатка платного программного обеспечения - ядро Linuxизначально распространяется свободно. Основная часть дистрибутивов, основанных на ядре Linux, распространяются свободно. Исключение составляют особые дистрибутивы, распространяемые за деньги, но плата, как правило, взимается за улучшенную техническую поддержку, предоставляемую в случае приобретения продукта [11, 12].

В свою очередь Windows привлекает своей распространённостью на персональных компьютерах и удобными средами для ведения проектирования и разработки прикладных приложений.

В качестве конкретного дистрибутива был выбран продукт фирмы Microsoft - Windows XP. Выбор обусловлен высокой популярностью данного дистрибутива, его широким распространением, стабильностью работы и частым выпуском обновлений.

1.2.5 Выбор технологий и средств разработки