Баранов А.Ю.

МОДЕЛИ И ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ПРОАКТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ В КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ МОНИТОРИНГА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Резюме: Цель. Разработать методику и программный комплекс проактивного планирования измерительно-вычислительных операций (ИВО), проводимых киберфизической системой (КФС) мониторинга автомобильных дорог и искусственных сооружений. Материалы и методы. Рассматривается двухэтапная схема «планирование → реализация» с перепланированием при недостижимости требований по ресурсам, срокам и/или точности. Основной план ИВО формируется как допустимое расписание назначений ресурсов и измерительных сессий (u_{ikj}(t) ,η_{ij}(t) )в окнах доступности γ_ij (t) при ограничениях мощности ресурсов КФС C_i и технологических ограничениях предшествования. Проактивность обеспечивается упреждающим выбором/усилением сессий по прогнозу информативности и точности (максимизация ожидаемого прироста информации H^T R^-1 H при ограничениях). На этапе реализации параметры оцениваются динамическим методом наименьших квадратов (МНК), разработанным профессором Мироновым В.И. [15–17] с весами W=R^{-1} . При этом качество ИВО контролируется с использованием ковариационной матрицы P (или, ∑=P^-1), которая служит триггером перепланирования. Результаты: В вычислительном эксперименте (горизонт 7 суток) проактивное планирование сокращает длительность интервалов нарушения требований по точности и уменьшает долю ложных тревог при умеренном росте числа усиленных сессий. Выводы: Предложенная связка «метрология сенсоров → оценивание → ковариации → проактивное расписание ИВО» обеспечивает интеграцию разнородных источников данных для мостов и дорог.

Ключевые слова: проактивное планирование, измерительно- -вычислительные операции, мониторинг мостов и дорог, динамический метод наименьших квадратов Миронова В.И., ковариационная матрица ошибок.

Yu. Baranov

MODELS AND SOFTWARE COMPLEX FOR PROACTIVE PLANNING OF MEASUREMENT–COMPUTING OPERATIONS IN CYBERPHYSICAL MONITORING SYSTEMS FOR ROADS AND CIVIL STRUCTURES

Summary: Purpose. To develop a method and a software complex for proactive planning of measurement–computing operations (MCO) in cyber-physical monitoring systems for roads and civil structures. Materials and methods. A two-stage “planning → execution” scheme with re-planning is considered; re-planning is triggered when resource, deadline and/or accuracy requirements cannot be met. The baseline MCO plan is a feasible schedule of resource assignments and measurement sessions (u_{ikj}(t) ,η_{ij}(t) ) within availability windows γ_ij (t), under capacity constraints C_i and precedence relations. Proactivity is implemented via look-ahead selection/intensification of sessions based on predicted informativeness and accuracy by maximizing the expected information gain H^T R^-1 H subject to constraints. During execution, parameters are estimated using Mironov’s dynamic least squares formulation [15–17] with weights W=R^{-1} ; the error covariance P (or ∑=P^-1) I s used for quality checking and triggering re-planning. Results. A 7-day simulation demonstrates shorter accuracy-violation intervals and fewer false alarms at a modest increase in intensified sessions. Conclusions. The approach provides a constructive link “sensor metrology → estimation → covariances → proactive MCO scheduling” for bridges and roads.

Keywords: basic and non-base constraints, IS’s algebraic model, acceptable derived models, strict homomorphism, strict isomorphism.

DOI: 10.34219/2078-8320-2026-16-1-7-13