Анализ существующих способов формирования баз данных, моделей представления данных для моделирования воздушной обстановки

№113-1,

технические науки

В статье проведено исследование существующих способов формирования баз данных, моделей представления данных в интересах моделирования воздушной обстановки. Результаты проведенных исследований показали, что требуемую базу данных возможно сформировать только с помощью алгоритмических языков программирования путем разработки специальной программы. При этом для разработки модели представления информации потребуется использование реляционной модели (при представлении исходных реальных полетных данных) и сетевой модели (при формировании единой базы реальных полетных данных летательных аппаратов различных типов и родов авиации, а также беспилотных летательных аппаратов).

Похожие материалы

Формирование баз данных (БД) обусловлено необходимостью использования для решения различного рода прикладных задач накопленной информации, которую предлагается хранить в виде структурированных данных, хранимых в специальном файловом документе. Следовательно, под БД будем понимать поименованную, имеющую определенные порядковые номера совокупность информационных данных. Эта совокупность будет являться собственно информацией, а также данными для получения необходимых параметров полета. [1].

БД могут быть классифицированы по одному из признаков на: фактографические, сведения в которых представлены кратко и документальные. К документальным БД могут быть отнесены такие, которые используются для хранения архивных документов [2].

По другому признаку (месту хранения информации) БД подразделяются на централизованные, где весь массив данных сосредоточен на конкретной ЭВМ и распределенные (децентрализованные, в которых хранение общего массива данных распределено между несколькими ЭВМ).

По структуре БД бывают 3 видов: иерархическими, сетевыми и реляционными (табличными). Реляционные БД чаще всего применяются на практике и через их структуру можно представить любую другую из вышеописанных.

Наличие файла, хранящего структурированную информацию недостаточно для полноценной работы с ним. Для управления файлом БД используется специальная система — система управления базой данных (СУБД). Она является мощным комплексом различных средств (программных и языковых), применяемых для организации структуры, заполнения информационных полей БД, а также добавления, исключения и поиска необходимой информации.

В зависимости от степени сложности или разнородности хранящихся в базе данных, можно организовать ее с использованием либо одной либо нескольких моделей представления данных. Каждая из этих моделей может быть рассмотрена как объект, обладающий своими свойствами.

Реляционная модель основана на элементах и взаимодействиях между ними. По своей сути, в упрощенном виде — это двумерный массив или таблица. А если это сложная реляционная БД, то она, как правило, представлена большим количеством связанных таблиц.

В качестве примера реляционной модели представления данных приведем таблицу 1, которая включает основные тактико-технические характеристики (ТТХ) российских истребителей, необходимые при моделировании воздушной обстановки [4–6].

Таблица 1. Реляционная модель представления данных (основные ТТХ российских истребителей)

Наименование

Максимальная

дальность

полета, км

Практический

потолок, м

Максимальная

скорость,

км/ч

МиГ-29СМ

1500

18000

2465

МиГ-31БМ

3000

20600

3400

МиГ-35

3500

17500

2560

Су-27СМ

3900

18500

2500

Су-30СМ

3500

19800

2125

Су-34

4500

17000

1900

Су-35С

3600

18000

2250

Как и сама БД, так и составляющие ее элементы (таблицы), являются объектами, для которых определены свои уникальные параметры и свойства.

Реляционная модель БД обладает следующими значимыми свойствами:

  • ячейка таблицы — элементарная единица данных;
  • столбцы или поля, находящиеся в пределах одной таблицы имеют одинаковый тип данных (логический, числовой, времени);
  • каждый столбец является уникальным и поэтому имеет отличное от других имя;
  • одинаковые строки, а также записи в пределах одной таблицы отсутствуют;
  • упорядочивание элементов таблицы может быть произвольным или производится группировка по определенным признакам (типам данных).

Использование реляционной модели удобно тем, что можно достаточно просто осуществить поиск необходимых данных, сортировку по какому-либо признаку, а также выборку какого-либо информационного блока.

Связь между таблицами в реляционной модели реализуется при помощи ключей, однозначно идентифицирующих один из ее элементов.

На сегодняшний день применение реляционных БД является более распространенным в силу значительного числа преимуществ перед остальными моделями данных.

Иерархическая модель представления данных — есть ни что иное, как совокупность блоков информации, структурированных и отображаемых в виде графа. Ветви графа отражают взаимосвязи между его элементами. Нижестоящие узлы, как правило, в той или иной степени подчинены узлам, расположенным выше. Характерными параметрами таких моделей являются: уровни, узлы и связи.

На практике применяется описание каждого узла графа в виде отдельной таблицы. Здесь уместно говорить об интеграции одной модели представления данных в другую.

На рисунке 1 представлена иерархическая модель представления данных применительно к моделированию воздушной обстановки в части, обусловленной боевыми действиями истребительной авиации (ИА).

Иерархическая модель представления данных при моделировании воздушной обстановки в части, обусловленной боевыми действиями ИА
Рисунок 1. Иерархическая модель представления данных при моделировании воздушной обстановки в части, обусловленной боевыми действиями ИА

Данная модель обладает следующими свойствами:

  • некоторое количество узлов более низшего уровня имеет связь лишь с одним вышестоящим узлом;
  • в графе имеется лишь одна вершина, которая не подчинена никакой другой;
  • все узлы имеют свои имена, на практике они должны быть однозначно идентифицируемы;
  • имеется лишь один путь по направлению от самого верхнего узла до самого нижнего.

В таблице 2 отображены основные положительные и отрицательные стороны рассматриваемых выше моделей.

Таблица 2. Достоинства и недостатки реляционной и иерархической моделей представления данных

Реляционная модель

Иерархическая модель

Достоинства

1. Возможность ускоренного поиска необходимой информации ввиду ее нахождения в одной таблице.

1. Удобный переход от одного класса объектов к другому.

2. Создается только одна таблица, в которой сведения об объектах сохранены в виде отдельных записей.

3. Возможность сортировки данных и выборка по заданным условиям.

Недостатки

1. Переход к отдельному объекту по имени возможен только в последовательности от одной записи к другой.

1. Необходимо создавать таблицу на каждый объект в отдельности.

2. Затруднен поиск и сортировка данных.

3. Переход по записям одного уровня невозможен, необходимо выйти на предыдущий уровень и войти в другую ветвь связей.

Помимо рассмотренных выше моделей, на сегодняшний день имеет широкое практическое применение сетевая модель.

Сетевая модель представления данных очень близка по своему виду и содержанию с иерархической. Она также имеет узлы, уровни и связи, однако характер их отношений кардинально отличается. В сетевой модели связь между элементами, находящимися на различных уровнях является свободной. Таким образом, нижестоящий элемент может быть связан с одним и более вышестоящим элементом.

На рисунке 2 изображен пример сетевой модели представления данных применительно к моделированию воздушной обстановки. Рассмотрены маневры летательных аппаратов «Вираж», «Горка», «Косая петля» на предмет выполнения их самолетами ИА, разведывательной авиации (РА), штурмовой авиации (ША), фронтовой бомбардировочной авиации (ФБА), военно-транспортной авиации (ВТА), дальней авиации (ДА), вертолетами армейской авиации (АА), беспилотными летательными аппаратами (БЛА).

Сетевая модель представления данных применительно к моделированию воздушной обстановки
Рисунок 2. Сетевая модель представления данных применительно к моделированию воздушной обстановки

Таким образом, вследствие уникальности решаемой задачи — моделирования воздушной обстановки, требуемую БД возможно сформировать только с помощью алгоритмических языков программирования путем разработки специальной программы. При этом для разработки модели представления данных потребуется использование реляционной модели (при представлении исходных реальных полетных данных) и сетевой модели (при формировании единой базы реальных полетных данных летательных аппаратов различных типов и родов авиации, а также БЛА).

Список литературы

  1. Шапкарин А.М. Способ формирования базы реальных полетных данных // Сборник материалов III Всероссийской научно-технической конференции «Моделирование авиационных систем», 21–22 ноября 2018 г. М.: ГосНИИАС, 2018. С. 130.
  2. Базы данных. Система управления базами данных (СУБД) [Электронный ресурс] // Pandia.ru [сайт] URL: https://pandia.ru/text/78/402/ 54499.php (дата обращения 15.10.2019).
  3. Способы создания компьютерной базы данных [Электронный ресурс] // Studopedia.ru [сайт] URL: https://studopedia.ru/11_201782_sposobi-sozdaniya-kompyuternoy-bazi-dannih.html (дата обращения 15.10.2019).
  4. Истребитель-перехватчик МиГ-31 [Электронный ресурс] // MilitaryArms.ru Военный обзор [сайт] URL: https://www.militaryarms.ru/ voennaya-texnika/aviaciya/sverxzvukovoj-istrebitel-perexvatchik-mig-31 (дата обращения 16.12.2019).
  5. Су-35. Одноместный многофункциональный сверхманевренный истребитель [Электронный ресурс] // СУХОЙ КНААЗ [сайт] URL: http://www.knaapo.ru/products/su-35 (дата обращения 13.12.2019).
  6. Авиационное вооружение и авионика. Энциклопедия. XXI век. Оружие и технологии России. Научно-техническое издание. М.: Издательский дом «Оружие и технологии», 2005. Т. 10. 766 с.