Имитационное моделирование автоматического самолетовождения для электронных средств обучения летного и инженерно-технического персонала тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, кандидат технических наук Невская, Ирина Романовна

• Невская, Ирина Романовна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Невская, Ирина Романовна

Введение.

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОДГОТОВКИ И ПЕРЕПОДГОТОВКИ ЛЕТНОГО И ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПЕРСОНАЛА С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ.

1.1. Анализ состояния и перспектив развития электронных средств обучения летного и инженерно-технического персонала гражданской авиации.

1.2. Постановка задачи диссертационной работы.

1.3. Принцип построения Электронного средства обучения Пилотажно-навига-ционного оборудования.

1.4. Структура и задачи бортовой системы автоматического самолетовождения

1.4.1. Задачи ПНО при обеспечении четырехмерной навигации.

1.4.2. Информационные и управляющие поля системы «4-0 - ПНО - самолет»

1.5. Требования к имитационному программному обеспечению и его структура.

2. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ДИНАМИКИ ТРАЕКТОР-НОГО ДВИЖЕНИЯ САМОЛЕТА.

2.1. Анализ полной пространственной модели объекта в задаче самолетовождения и принимаемые допущения при ее редукции.

2.2. Редуцированная имитационная модель движения самолета в траекторной системе координат.

2.3. Редуцированная имитационная модель движения самолета в воздушно-траекторной системе координат.

2.4. Имитационные модели для частных случаев траекторного движения в замкнутом контуре автоматического самолетовождения.

2.4.1. Имитационная модель движения ц.м. при тангажном САУ.

2.4.2. Имитационная модель движения ц.м. при перегрузочном САУ.

2.4.3. Модель движения ц.м. в горизонтальной плоскости с переменной скоростью

2.4.4. Модель движения ц.м. в горизонтальной плоскости с постоянной скоростью

2.4.5. Модель движения ц.м. в вертикальной плоскости.

2.5. Редуцированная имитационная модель кинематики траекторного движения самолета.

2.6. Имитационная модель стандартной атмосферы.

2.7. Имитационные модели расходовых характеристик двигателей.

2.8. Имитационные модели тяговых характеристик двигателей.

3. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИОННЫХ И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ПИЛОТАЖНО-НАВИГАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

3.1. Структура моделей информационных систем.

3.2. Имитационные модели информационных систем пилотажно-навигационного оборудования.

3.2.1. Вектор измерения бесплатформенной инерциальной системы модель БИНС).

3.2.2. Вектор измерения системы высотно-скоростных параметров модель СВС).

3.2.3. Вектор измерения топливо-измерительной системы (модель ТИС)

3.3. Имитационные модели информационных систем радионавигационного оборудования

3.3.1. Вектор измерения радиовысотомера (модель РВ).

3.3.2. Вектор измерения доплеровского измерителя скорости и угла сноса модель ДИСС).

3.3.3. Вектор измерения радиосистемы дальней навигации (модель РСДН)

3.3.4. Вектор измерения радиотехнических систем ближней навигации модели РСБН, VOR, DME).

3.3.4.1 Общий вид вектора измерения радиотехнической системы ближней навигации

3.3.4.2 Модификации векторов измерений радиосистем РСБН, VOR, DME.

3.3.5. Вектор измерения системы спутниковой навигации (модель СНС).

3.4. Имитационные модели управляющих систем пилотажно-навигационного оборудования.

3.4.1. Имитационная модель САУ в режиме набора высоты.

3.4.2. Имитационная модель САУ в режиме крейсерского полета.

3.5. Виртуальные модели систем отображения информации и пультов управления

4. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ.

4.1. Реализация и тестирование имитационных моделей траекторного движения самолета.

4.1.1. Тестирование модели динамики и кинематики горизонтального движения в разомкнутом контуре.

4.1.2. Тестирование модели кинематики движения в особых географических точках

4.1.3. Тестирование модели динамики и кинематики горизонтального движения в замкнутом контуре траекторного управления.

4.1.4. Тестирование модели стандартной атмосферы.

4.1.5. Тестирование имитационной модели САУ в режиме набора высоты.

4.1.6. Тестирование имитационной модели САУ в режиме крейсерского полета

4.2. Реализация и тестирование имитационных моделей информационных систем пилотажно-навигационного оборудования.

4.2.1. Тестирование модели Бесплатформенной инерциальной системы (модели БИНС).

4.2.2. Тестирование модели Системы воздушных сигналов (модели СВС).

4.2.3. Тестирование моделей радиотехнических систем ближней навигации РСБН, VOR, DME.

4.3. Реализация и тестирование режимов виртуального самолетовождения.

4.3.1 Виртуальное автоматическое самолетовождение на маршруте.

4.3.2. Виртуальные режимы скоростной и позиционной коррекций.

4.3.3. Решение топливно-временной задачи в виртуальном полете.

4.3.4. Виртуальные полеты в зонах ожидания, по радиалам, предпосадочному маневру и второму кругу.

4.4. Представление информации человеку-оператору в виртуальных полетах

4.4.1. Работа оператора с ВСС в имитационном режиме.

4.4.2. Индикационное обеспечение процесса самолетовождения в виртуальном и реальном полетах. ^^

4.5. Бортовое и наземное исполнение электронного средства обучения ПНО

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Имитационное моделирование автоматического самолетовождения для электронных средств обучения летного и инженерно-технического персонала»

Безопасность полетов определяется большим числом разнообразных факторов. Наряду с другими составляющими в их число входят и такие, как [21], [51], [79], [131]:

• состояние систем и оборудования воздушных судов;

• квалификация, классность, уровень подготовки летного и инженерно-технического персонала, эксплуатирующего авиационную технику.

Очевидно, что для повышения уровня безопасности полетов необходимо обеспечить сбалансированный рост как эффективности (технического уровня) авиационной техники, так и подготовки летного и инженерно-технического персонала, эксплуатирующего эту технику. Подготовка и переподготовка летного и инженерно-технического персонала является одной из составляющих процесса обеспечения и поддержания летной годности самолета и его оборудования, в состав которого входит и Пилотажно-навигационное оборудование ПНО.

Мировая и отечественная практика показывает, что в вопросах повышения уровня подготовки авиационных специалистов огромную роль играют тренажеры. Однако полноразмерные тренажеры с натуральной подвижной кабиной самолета и реальным бортовым оборудованием очень дороги в изготовлении и при эксплуатации. Это делает их труднодоступными особенно для средних и мелких российских авиакомпаний, А именно, как показывает российская и мировая статистика, на долю последних приходится наибольший процент летных происшествий и катастроф. Кроме того, использование полноразмерного комплексного тренажера для получения квалификационных навыков при работе с отдельными бортовыми системами, тем более для инженерно-технического персонала, нецелесообразно.

В настоящее время в международной организации «Евроконтроль» развивается практика создания крупных тренажерных центров для централизованного обучения персонала различных авиакомпаний. В России такой практики не существует. Кроме того, не приходится ожидать появления в межъевропейских центрах тренажеров для авиалайнеров российского производства.

Проблемам создания полноразмерных тренажеров и их программно-математического обеспечения (ПМО) посвящено большое количество работ, в том числе работы таких ведущих ученых ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, как академика АН СССР А.А.Красовского и учеников его школы [60] - [62], а также проф. В.А. Боднера [10 ].

Однако в этих работах рассматриваются всевозможные аспекты разработки именно больших стендов-тренажеров и их программно-математического обеспечения. Экономическая сторона вопроса, в том числе в виде требований к допустимым потребляемым вычислительным ресурсам, и, следовательно, стоимости необходимой вычислительной техники, в этих работах не затрагивается.

С другой стороны, зарубежные и отечественные публикации свидетельствуют о все более активном использовании в учебных процессах компьютерных технологий, основанных в том числе на анимационных свойствах графических пакетов. Это положение относится и к учебным процессам повышения квалификации авиационного персонала. Методические и некоторые практические аспекты разработки электронных тренажеров рассмотрены в работах кафедры «Технической эксплуатации авиационных электросистем и ПНК» МГТУ ГА [69], [70], [73] - [75], [77], [78].

Взгляд на проблему создания электронных учебных средств с точки зрения производителя бортового оборудования освещает еще одну сторону данного вопроса. В настоящее время в мировой практике Электронные средства обучения (ЭСО) рассматриваются как неотъемлемая часть конкурентоспособной продукции. Интерактивное обучение с помощью компьютеров входит в программу эксплуатационной послепродажной поддержки выпускаемых фирмами изделий высоких технологий [19], [109]. К их числу относятся изделия авионики, в рассматриваемом здесь случае - ПНО.

В Технические задания на вновь разрабатываемую отечественную авиационную технику, в том числе ПНО, отдельными специальными пунктами включаются требования на сопровождающую документацию в электронном виде и на наличие учебно-тренировочных средств в виде пакета программ для ПЭВМ [123]. Некоторые российские и экс-российские самолетостроительные фирмы выставляют дополнительное требование -наличие в Вычислительной системе самолетовождения (ВСС), входящей в ПНО, встроенного бортового имитационного режима, предназначенного для осуществления функционального контроля алгоритмов и допускающего его использование в качестве встроенного тренажера.

Первое упоминание о бортовом режиме «Имитация» в виде нескольких строк относится к публикации [51]. Разрабатываемые в тот же период времени в «МИЭА» Навигационные комплексы обеспечивали аналогичный встроенный в БЦВМ имитационный режим. Краткие сведения о работе режима из [51], анализ его программной реализации в «МИЭА» и опыта его эксплуатации показывает, что имитационный алгоритм-прототип:

• представлял собой единственную контрольную задачу, обеспечивал работу лишь малой части алгоритмов НК в имитационном режиме и не мог рассматриваться в качестве встроенного тренажера;

• программная реализация и способ включения не обеспечивали надежной защиты от его ложного срабатывания в реальном полете.

Развитие имитационного алгоритма до его современного состояния, рассматриваемого в работе, было выполнено автором в основном в девяностые годы. В настоящее время объединение этого направления работ в «МИЭА» с методическими и практическими подходами, развиваемыми в МГТУ ГА, позволяют говорить о создании на основе имитационных алгоритмов учебно-тренировочного пакета программ, названного Электронным средством обучения Пилотажно-навигационного оборудования ЭСО ПНО.

ЭСО, разрабатываемое фирмой-производителем ПНО, объединяющее в одном программном продукте электронную техническую документацию и встроенный тренажер, использующий имитационные виртуальные модели, предлагается включить в систему поддержания летной годности ПНО.

Таким образом, тема данной работы, целью которой является обеспечение безопасности полетов путем совершенствования систем подготовки и переподготовки летного и инженерно-технического персонала, является актуальной.

В работе получены следующие основные результаты:

1. Предложен принцип построения Электронного средства обучения (ЭСО), основанного на компьютерных технологиях, которое должно разрабатываться фирмой-производителем ПНО одновременно с разработкой самого ПНО, сопровождать это оборудование на всем протяжении его жизненного цикла и входить в систему поддержания летной годности данного оборудования.

2. Предложен состав ЭСО в виде статических и динамических разделов. Разработаны требования к функционированию и реализации динамических разделов в виде сочетания имитационного программного обеспечения (ПО) и основного бортового ПО ВСС. Рассмотрены два варианта реализации динамических разделов (встроенного тренажера): наземный и бортовой.

3. Разработаны:

• структура имитационного ПО,

• редуцированные модели ядра Имитационного ПО в виде модели динамики пространственного траекторного движения самолета,

• редуцированные модели управляющих систем пилотажного комплекса и измерительных навигационных систем с их ошибками.

4. Разработано имитационное алгоритмическое и программное обеспечение, встроенное в бортовые вычислители ряда ВСС.

5. Экспериментально, методами математического и полунатурного моделирования, показана достаточность разработанных моделей и программ для обеспечения адекватности восприятия человеком-оператором процессов самолетовождения в виртуальном и реальном полетах.

6. Оценка полученных экспериментальных данных позволяет считать возможным использование идентичного имитационного ПО для обоих вариантов исполнения встроенного тренажера (бортового и наземного), снижая таким образом затраты на его разработку.

7. Предложенный принцип построения ЭСО ПНО и разработанное имитационное ПО позволит обеспечить авиакомпании различного уровня (крупные, средние, мелкие), расположенные в различных географических регионах, экономически и организационно доступным учебном средством, сочетающим в едином программном продукте электронную документацию и встроенный тренажер.

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

Первая глава посвящена анализу состояния и перспективам развития электронных средств обучения летного и инженерно-технического персонала гражданской авиации. Формулируется постановка задачи диссертационной работы. Рассматривается принцип построения ЭСО ПНО. Анализируются структура ПНО и задачи, решаемые бортовой системой автоматического самолетовождения. Формулируются требования к имитационному ПО, предлагается и обосновывается его структура.

Во второй главе излагаются основные положения методики преобразования моделей пространственного движения самолета и формулируются требования к свойствам этих моделей для целей имитационного моделирования в ЭСО. Приводятся разработанные редуцированные уравнения имитационных моделей для ряда ВСС, сопрягаемых с пилотажными комплексами (ПК) различных типов.

Третья глава посвящена имитационным моделям информационных и управляющих систем пилотажно-навигационного оборудования. Рассматриваются основные методические положения, принятые при их формировании. Приводятся варианты редуцированных моделей, разработанных для нескольких ЭСО.

В четвертой главе приводятся методика и результаты тестирования разработанного имитационного программного обеспечения, интегрированного в общий программный комплекс с бортовыми программными модулями ВСС. Подтверждается выполнение созданным программным комплексом требуемых функций в различных режимах навигации и траекторного управления. Показывается адекватность восприятия человеком-оператором процессов самолетовождения в реальном полете и в виртуальном полете при работе с разработанным имитационным обеспечением в режимах математического и полунатурного моделирования. Рассматриваются бортовая, в составе ВСС, и наземная (на ПЭВМ) реализации ЭСО ПНО. Приводятся сведения по вычислительным ресурсам, потребовавшимся для бортовой реализации имитационных алгоритмов в ПНО самолетов АН-70, АН-148, а также в автономной спутниковой системе СНС-3.

Материалы, представленные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались:

• на семинаре отдела 943 и секции НТС отделения 200 МИЭА в 1989-1990 г.;

• на юбилейной научно-технической конференции ЛИИ им. М.М. Громова в 1991 г.;

• на Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на рубеже веков», посвященной 30-летию со дня основания МГТУ ГА, 2001 г.;

• на Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация но современном этапе развития науки, техники и общества» МГТУ ГА, 2003 г.;

• на III международном симпозиуме «Аэрокосмические приборные технологии» АПТ'04, ГУАП, 2004г.;

• на юбилейной Международной научно-практической конференции «Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров», ПГУ г. Пенза, 2004 г.

Основные результаты работы опубликованы в 11 печатных работах (из них 2 в соавторстве [102], [128], и 9 единолично [87] - [95]), а также 10 рукописных работах - отчетах по НИР, выпущенных в ОАО «МИЭА» [26], [41] - [49].

На защиту диссертационной работы выносится:

1. Принцип построения Электронного средства обучения Пилотажно-навигационного оборудования.

2. Структура имитационной части ЭСО, идентичная для бортового и наземного исполнения.

3. Методика преобразований математических моделей объекта «ПНО -самолет — воздушная среда» для целей имитационного моделирования в ЭСО. Требования к свойствам этих моделей с учетом требований смежных дисциплин (навигации и управления) и ограничений на потребляемые вычислительные ресурсы.

4. Редуцированные математические модели динамики траекторного движения самолета, Пилотажных управляющих систем и Навигационных информационных систем.

5. Разработанное имитационное ПО, методика и результаты тестирования интегрированного программного комплекса «Имитационное ПО — Вычислительная система самолетовождения из состава ПНО» в различных режимах навигации и траекторного управления.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация воздушного транспорта», Невская, Ирина Романовна

Результаты работы модуля «Имитационная модель САУ при наборе высоты» сравнивались с аналогичными параметрами процесса набора высоты, полученными на стенде полунатурного моделирования МСК-П для отработки пилотажной системы ВСУПТ-334 самолета ТУ-334 (рис. 4.15). В состав стенда входит полная «пилотажная» модель динамики движения объекта [12], аналогичная (2.11)^(2.29), и реальная аппаратура ВСУПТ-334.

Поскольку характеристики указанных самолетов и двигателей имеют существенные различия, здесь можно осуществлять только качественное сравнение процессов.

Анализ показывает, что алгоритмы программного управления (3.89) - (3.93) совместно с разработанной имитационной моделью динамики траекториого движения обеспечивают реализацию виртуального типового режима набора высоты. Они могут быть использованы в ЭСО для воспроизведения режима виртуального управления профилем полета через ПУ САУ.

4.1.6. Тестирование имитационной модели САУ в режиме крейсерского полета. град 8

6 4 2 О

Teta

----j— I

---------- сек

100

200

300

400

500 метр

4000

3000 2000 1000 О

О 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 град

Alfa —— Тапзад Tan рг

-

Ж---—

--'- У' ь : - Н* - | ■ '

-2

50100150. .200 250l300 3SL. . 400 450500 сек

Рис. 4.14 а Параметры набора высоты с постоянной приборной скоростью

Vpr= 163 м/сек Имитационная модель САУ.

Имитационная модель динамики движения в вертикальном канале

0,7 0.6 0.5 0,4

0.3

200

400

ЯНН м

600 800 1000 1200 1400 сек

2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 I 0

-.MfiV^si'J

200

Teta

400

600 800 1000 1200 1400 сек мет

200

400

600

800

1000

1200

1400 сек

Рис. 4.[4 б Параметры набора высоты с постоянным числом М - 0.65 Имитационная модель САУ.

Имитационная модель динамики движения в вертикальном канале

Рис.4.15. Типовой набор высоты. МСК-П. Полная модель объекта ТУ-334. Реальная аппаратура ВСУПТ-334.

Аналогично предыдущему пункту тестирование имитационной модели полета на эшелонах осуществляется при совместном моделировании программного управления в режиме крейсерского полета (см. «Имитационная модель САУ в режиме крейсерского полета», п. 3.4.2) и модели динамики траекторного движения самолета в вертикальной плоскости. По-прежнему используется модель стандартной атмосферы и «Банк данных характеристик самолета и двигателя» [43], [44], [45], [47].

КР

Тестируется режим двухканального управления &зад — &пр + ^ $ и

Зруд ~ друд пр + ^руд (3-98) совместно с имитационной моделью движения центра масс при тангажном САУ.

Результаты тестирования приведены в Приложении 3. Анализ показывает, что предлагаемые алгоритмы программного управления в режиме крейсерского полета совместно с моделью динамики траекторного движения самолета обеспечивают имитацию виртуального полета на эшелонах и могут быть использованы в ЭСО ПНО.

Как в виртуальных режимах набора высоты, так и в крейсерском режиме разработанная имитационная модель динамики траекторного движения самолета не только обеспечивает выполнение задаваемого профиля полета, но и имитирует изменение оставшегося количества топлива на борту.

4.2 Реализация и тестирование имитационных моделей информационных систем пилотажно-навигационного оборудования

Процесс разработки и отладки программного обеспечения имитаторов информационных систем содержит все уже упоминавшиеся в начале раздела этапы разработки, отладки и тестирования ПО. Однако здесь доказательство пригодности разработанных моделей измерительных систем в наибольшей степени относится к принимаемым моделям ошибок этих систем.

Ниже приведены как некоторые нетривиальные результаты тестирования имитаторов навигационных измерительных систем, так и экспериментальные доказательства приемлемости тех или иных принятых упрощений для их использования в имитационном ПО учебно-тренировочного средства.

4.2.1. Тестирование модели Бесплатформенной инерциальной системы модели БИНС).

Проверка вычисления так называемых «идеальных» параметров вектора измерения ^бинс 1 (3-12), (3.13), (3.14), без учета ошибок измерений AZБинс } (3.19), производится обычными способами, как и тестирование любого программного обеспечения, и здесь не рассматривается. С точки зрения приемлемости имитационных моделей для ЭСО покажем результаты тестирования модели ошибок БИНС (3.20) - (3.21).

Автономно имитационная модель ошибок БИНС тестировалась на траекториях полета четырех типов: по прямой, а именно по меридиану на Север, tnojiema =1 — 1,5 часа; по маршруту, рассмотренному в п.4.1.3 (рис. 4.4), tn0Jiema — 1 час ; по протяженному маршруту от Москвы в направлении Анадыря (в восточном направлении), tn0Jiema =10 часов;

При этом поведение ошибок БИНС имитационной модели сравнивалось с поведением ошибок БИНС достаточно полных моделей, принятых как в «ДИНО» МСК ВСС-70 (полет по траектории рис. 4.4), так и в работе [35] при полете по протяженному маршруту. Модель ошибок БИНС, принятая в «ДИНО» [122], представлена в Приложении 3.

При моделировании на МСК были приняты следующие параметры БИНС:

• дрейфы гироскопов vx = vy = vz = 0.016 гр/ча ;

2 2

• ошибки акселерометров Аах = Аау= 0.0001 м/сек , Aaz = 0.001 м/сек ;

• ошибки ориентации математической платформы а = 0.3 мин, /? = —0.2 мин;

• начальные ошибки по скоростям 5V\(0) = 5V2(0) = 3.5 м/сек , SVj = 0;

• начальные ошибки по координатам Scpg = дЯд = 5 мин, dSg = —Змин.

Параметры модели погрешности БИНС в имитационном ПО соответствуют:

• дрейфы гироскопов V/ =V2 =0.016 гр/ча ;

• ошибки по скоростям 5Vj = SV® = 3.5 м/сек;

• начальные ошибки по координатам 5(рд = 0.015град = 0.9 мин ,

SAq = 0.015 град/cos <p,Ss = Змин = const. На рис. 4.16, 4.17 представлены погрешности БИНС по скоростям 5Vi, 5V2 и координатам 8(р и SX, зарегистрированные с выхода «ДИНО» в режиме МСК, и с выхода БЦВМ в режиме «Имитация» при полете под управлением ВСС по маршруту, рассмотренному ранее (рис. 4.4).

На рис. 4.18 представлены погрешности с выхода модели БИНС из [35] (но с нулевыми начальными условиями 5V\(0) = 8V2(0) = 0. м/сек, S(pg = 8Яд = Sgq =0.) при

Рис. 4.16

Погрешности модели БИНС в ДИНО МСК ВСС-70 при полете по короткому маршруту

Рис. 4.17

Погрешности модели БИНС алгоритма "Имитация" ВСС-70 при полете по короткому маршруту, ИЭВМ во . ост г.о . оо ПО . ОСТ v Xrtxwl г 1 ю . оо Х,[г1эад1

ЭО , оо SCJ.OO 70 . ОО 9D.OO НО - О 1ЭИ . О 130.0 L70 .о

Рис. 4.18. Траектория длительного полета от Москвы в Восточном направлении. Погрешности полной модели БИМС по скоростям и координатам. t. полете по протяженному маршруту в Восточном направлении. На рис. 4.19 представлены ошибки имитационной модели БИНС на близкой траектории, полученные на ИЭВМ (с прежними параметрами модели ошибок). В этих экспериментах нет управления от ВСС. Маршрут задается сочетанием прямолинейных участков и разворотов путем включения в управляющем диспетчере моделирующей программы сигнала уза$ определенной величины на определенных временных интервалах.

Сравнительный анализ поведения полных моделей из [35], [122] и принятых в данной работе (3.20) - (3.21) показывает следующее:

• характер поведения скоростных погрешностей SVi и 5V2 одинаков, различие заключается в амплитуде Шулеровских колебаний, которые при полной модели являются функцией времени и траектории полета;

• характер поведения погрешностей координат Sep, SA также близки к полной модели; здесь разница в величине и зависимости от времени и траектории полета более существенна, но сохраняется общая тенденция нарастания средней (по модулю) величины по времени.

• указанные различия существенно сказываются на длительных полетах и слабо заметны на 1.5 - 2-х часовых полетах.

Полнота моделей, учет большого числа факторов, влияющих на результирующую точность БИНС, используемые в [35], [122], необходимы для целей синтеза алгоритмов коррекции (фильтрации, оценивания), проверки и отладки бортового ПО КОИ на этапах математического моделирования и полунатурного моделирования на МСК в условиях, приближенных к реальному полету.

При использовании в имитационных моделях БИНС ошибок в предлагаемом виде бортовые алгоритмы фильтрации (КОИ) работают в менее жестких, чем реальный полет, условиях. Однако рассмотренные зависимости (3.20) - (3.21) воспроизводят основные физические свойства ошибок реальной БИНС, а именно наличие в них Шулеровских колебаний. Тем самым создается виртуальная среда, близкая к реальной с точки зрения демонстрации работы алгоритмов оценивания (фильтрации) и коррекции в учебно-тренировочных целях.

4.2.2. Тестирование модели Системы воздушных сигналов (модели СВС). Поскольку результаты тестирования основных зависимостей вычисления параметров вектора измерения СВС уже приведены в разделе 4.1.4 (тестирование модели стан

Ттек ш

0,25

-л

-—-——•—,—- * ^

-— dFi ■dLa

35000

-0,05

Ттек

Рис. 4.19. Погрешности имитационной модели БИНС при длительном полете в

Восточном направлении. дартной атмосферы), здесь приведем результаты тестирования параметров «Барокоррек-ции», т.е. вычисления относительных высот Н0мн1СВС и ^ опт 2 С ВС (текущей высоты полета самолета относительно уровня моря и уровня аэродрома).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Невская, Ирина Романовна, 2005 год

1. Авиационные приборы и навигационные системы. Под ред. Бабича О.А. М.: Изд. ВВИА им. проф. Жуковского Н.Е., 1981,647с.

2. Агаджанов П.А., Воробьев В.Г., Кузнецов А., Маркович Е.Д. Автоматизация самолетовождения и управление воздушным движением. М.: Транспорт, 1980, 357с.

3. Аэромеханика самолета. Под ред. Бочкарева А.Ф. М.: Машиностроение, 1977,415с.

4. Аэромеханика самолета. Под ред. Бочкарева А.Ф. М.: Машиностроение, 1985, 357с.

5. Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. М.: Машиностроение, 1991,511с.

6. Белогородский Л. Автоматизация управления посадкой самолета. М.: Транспорт, 1972, 350с.

7. Беляевский Л.С, Новиков B.C., Олянюк П.В. Основы радионавигации. М.: Транспорт, 1982,287с.

8. Боднер А.А., Закиров Р.А., Смирнова И.И. Авиационные тренажеры. М.: Машиностроение, 1978,192с.

9. Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1973, 503с.

10. Бортовые системы управления полетом. Под ред. Байбородина Ю.В. М.: Транспорт, 1975, 336с.

11. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. М.: Наука, 1981,718с.

12. Буков В.Н. Пилотажные и навигационные системы. Часть 2. Пилотажные системы, (материалы лекций). М.: Изд. ВВИА им. проф. Жуковского Н.Е., 1986,233с.

13. Бюшгенс Г.С, Студнев Р.В. Динамика самолета. Пространственное движение. М.: Машиностроение, 1983, 319с.

14. Василинин В.Н. Автоматизированное вождение тяжелых самолетов. М.: Воениздат МОСССР, 1973,199с.

15. Викторов В.В., Зеленухин А.И., Бутылин В.И. и др. Основные принципы создания системы интегрированной логистической поддержки эксплуатации самолетов ОКБ Сухого. // Общероссийский научно-технический журнал «Полет», М.: Машиностроение, 2004, с.70-73.

16. Воробьев В.Г., Кузнецов СВ. Автоматическое управление полетом самолетов. М.: Транспорт, 1995,448с.

17. Воробьев В.Г., Зыль В.П., Кузнецов СВ. Основы теории технической эксплуатации пилотажно-навигационного оборудования. М.: Транспорт, 1999, 335с

18. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС Под ред. Хари- сова В.Н., Петрова А.И., Болдина В.А. М.: ИПРЖР, 1999, 399с.

19. Голованов Н.А., Утяцкий А.Г., Невская И.Р., Казанцев Б.И. и др. Математическое описание типового моделирующего стендового комплекса для отработки пилотажного оборудования. Отчет по НИР 1871, Книга 4. М.: МИЭА, 1985, 86с.

20. Голованов Н.А., Зайцева Н.А., Кочнева Е.В. Двухступенчатый субоптимальный фильтр для обеспечения полетов на малых скоростях. // Авиакосмическое приборостроение. № 5/2002. М.: 0 0 0 изд. Научтехиздат, 2002, с.25-30.

21. Голованов Н.А., Зайцева Н.А., Кочнева Е.В,, Ткачева Т.П. Двухступенчатый фильтр для решения задачи «висение». // Авиакосмическое приборостроение. № 5/2002. М.: 0 0 0 изд. Научтехиздат, 2002, с.31-35.

22. Горбатенко А., Макашев Э.М., Полушкин Ю.Ф., Шефтель Л.В. Механика полета (инженерный справочник). М.: Машиностроение, 1969,419с.

23. Горбунов Д.А., Мамаев В.Я., Петров К.К. Электронное учебное пособие для подготовки оператора-навигатора. // Сборник трудов Международного симпозиума «Аэрокосмические приборные технологии», С-П.: ГУАП, 2004, с.78-79.

24. ГОСТ 21036-75. Система "человек-машина". Тренажеры. Термины и определения. - М,: Изд-во стандартов, 1975,7с.

25. ГОСТ 20058-80 - 86. Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения, М.: Изд-во стандартов, 1981, 51с.

26. ГОСТ 26387-84. Система «Человек - машина». Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1985, бс.

27. ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. Параметры. М.: Изд-во стандартов, 1981, 179с.

28. Грошев В.В., Зайцева Н.А. и др. Под общей редакцией Голованова Н.А. Синтез алгоритмов навигации интегрированной спутниковой навигационной системы. Научно-технический отчет. Часть I. М.:, АООТ МИЭА, 1997, 108с.

29. Гуськов Ю.П., Загайнов Г.И. Управление полетом самолетов. М.: Машиностроение, 1980,214с.

30. Динамика самолета как объекта управления. Учебное пособие. Под ред. Сурина В.П. М.: Изд МАИ им. Орджоникидзе, 1983,61с.

31. Зыль В.П., Кузнецов СВ., Комаров В.Ю., Перегудов Г.Е. Применение технологий мультимедиа для изучения авиационного оборудования // Современные научно-технические проблемы ГА: Тезисы докладов МНТК / М.: МГТУ ГА, 1996, с.119.

32. Зыль В.П., Перегудов Г.Е., Комаров В.Ю., Гусев А.А., Барраза А.Л. и др. Разработка компьютерных технологий обучения инженерно-технического состава для ТоиР авионики ВС ГА. // Научный вестник МГТУ ГА №3, серия Авионика. М.: МГТУ ГА, 1998,0.37-46.

33. Ким Ю.В., Пеняева B.C., Невская И.Р. Методика математического моделирования задач траекторного управления ПНК. Отчет по НИР 1304, 1306. Per. № 214-4-18-87. М.: МИЭА, 1987, 65с.

34. Ким Ю.В., Пеняева B.C., Невская И.Р., Русинова И.С, Родионова М.А. и др. Автоматическое траекторное управление тяжелыми самолетами. Аналитический обзор. Отчет по НИР 1306. 6ВНТ0. 013-214-87 М.: МИЭА, 1987,226с.

35. Ким Ю.В., Пеняева B.C., Невская И.Р., Шахова Т.Г. Описание пакета прикладных программ моделирования траекторного движения в вертикальной плоскости. Отчет по НИР 1304. Per. № 214-2-36-87. М.: МИЭА, 1987, 63с.

36. Ким Ю.В., Пеняева B.C., Невская И.Р., Воинова Н.И. Исследование траекторного движения самолета для обеспечения задач автоматического самолетовождения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Отчет по НИР 1306 Per. № 943-4-45-

38. Ким Ю.В., Пеняева B.C., Невская И.Р., Войкова Н.И. Математическое моделирование задач траекторного управления ПНК. Отчет по НИР. Тема 1306. Per. № 940-3-233-88. М.: МИЭА, 1988, 65с.

39. Ким Ю.В., Пеняева B.C., Невская И.Р., Шахова Т.Г., Каратыгинская В.В. Разработка пакета прикладных программ «Траектория». Отчет по НИР 1304, Per. № 943-4-43-88. М.: МИЭА, 1988, 29с.

40. Ким Ю.В., Пеняева B.C., Невская И.Р., Русинова И.С. Исследование алгоритма ТВЗ в замкнутом контуре траекторного управления. Отчет по НИР, Per. № 943-4-57-89. М.: МИЭА, 1989,23с.

41. Ким Ю.В., Пеняева B.C., Невская И.Р. и др. Описание алгоритма «Подыгрыш» НВС ПНПК-77. Техническая записка по НИР 2423. Per. № 943-4-61-89. М.: МИЭА, 1989, 50с.

42. Ким Ю.В., Пеняева B.C., Невская И.Р., Шахова Т.Г. Моделирование типового режима набора высоты с использованием алгоритма программного движения центра масс. Техническая записка по НИР 2423. Per. № 943-4-50-89. М.: МИЭА, 1989, 26с.

43. Кирст М.А. Навигационная кибернетика полета. М.: Военное издательство МО, 1971,182с.

44. Козарук В.В., Ребо Я.Ю. Навигационные эргатические комплексы, М.: Машиностроение, 1986, 287с.

45. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974,831с.

46. Кочнева Е.В. Об одном способе сглаживания скоростной информации данных с н е . // XXIX Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов, том 3. М.: МАТИ, 2003, с.48.

47. Красовский А.А. Системы автоматического управления полетом пилотируемых летательных аппаратов. М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1971, 498с.

48. Красовский А.А. Системы управления полетом и их аналитическое конструирование. М.: Наука, 1973, 558с.

49. Красовский А.А., Буков В.Н., Шендрик B.C. Универсальные алгоритмы оптимального управления непрерывными процессами. М.: Наука, 1977,270с.

50. Красовский А.А., Белоглазов И.Н., Чигин Г.П. Теория корреляционно- экстремальных систем. М.: Наука, 1979, 447с.

51. Красовский А.А., Лебедев А.В,, Невструев В.В. Теоретические основы пилотажно- навигационных комплексов. Изд. ВВИА им. проф. Жуковского Н.Е., 1981, 372с.

52. Красовский А.А. Декомпозиция и синтез субоптимальных адаптивных систем. // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1984. № 2, с. 157-165.

53. Красовский А.А. Математическое моделирование и компьютерные системы обучения и тренажа. М,: Изд. ВВИА им. Жуковского, 1989, 255с.

54. Красовский А.А., Лопатин В.И., Наумов А.И., Самолаев Ю.Н. Авиационные тренажеры. М.: Изд. ВВИА им. Жуковского, 1992, 320с.

55. Красовский А.А. Основы теории авиационных тренажеров. М.: Машиностроение, 1995,303с.

56. Крельберг М.Д. Выбор параметров автопилота угла наклона траектории. // Аэрокосмическое приборостроения России. Серия 2. Авионика. Выпуск 3. Санк-Петербург, 1999,с.88-101.

57. Кринецкий Е.И., Александровская Л.И. Летные испытания систем управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1975,192с.

58. Крюков СП., Ким Ю.В. Введение в прикладную теорию инерциальной навигации. М.:МИЭА, 1987,113с.

59. KT-I78B. Требования к программному обеспечению бортовой аппаратуры и систем при сертификации авиационной техники, М.; Межгосударственный Авиационный Комитет, Авиационный регистр, 2003.

60. КТ-200А Обработка аэронавигационных данных. Квалификационные требования (проект). М.: Межгосударственный Авиационный Комитет. Авиационный регистр, 2004.

61. Кузнецов СВ., Перегудов Г.Е., Комаров В.Ю. Анализ состояния развития авиационных эксплуатационных тренажеров и их классификация // Совершенствование авиационного оборудования: межвуз. Сб. Научн. Тр. / М.: МГТУ ГА, 1996.

62. Кузнецов СВ., Зыль В.П., Перегудов Г.Е., Комаров В.Ю. Применение технологий мультимедиа для изучения авиационного оборудования. Назл1ный вестник МГТУ ГА,М.: 1997,45-54с.

63. Кузнецов СВ. Анализ структуры современных комплексов и систем авионики воздушных судов гражданской авиации. // Научный вестник МГТУ ГА №3, серия Авионика. М.: МГТУ ГА, 1998.

64. Кузнецов СВ., Зыль В.П. Новые концепция и методология подготовки и переподготовки инженерно-технического состава гражданской авиации по авионике современных типов ВС // Научный вестник МГТУ ГА №3, серия Авионика. М.: МГТУ ГА, 1998,с.27-36.

65. Кузнецов СВ., Гусев А.А., Ражин Д.А. и др. Разработка компьютеризированного учебника по автоматическому управлению полетом самолетов. // Современные научно-технические проблемы ГА: Тезисы докладов МНТК / М.: МГТУ ГА, 1999, C.168.

66. Кузнецов СВ. Об отражении в проектах федеральных авиационных правил концепции подготовки и переподготовки инженерно-технического персонала гражданской авиации по авионике. // Научный вестник МГТУ ГА №48, серия Авионика. М.: МГТУ ГА, 2002, с. 10-17.

67. Кузнецов СВ., Зыль В.П. Состояние и прогноз оснащения авионикой парка магистральных пассажирских самолетов российских авиакомпаний. // Научный вестник МГТУ ГА №48, серия Авионика. М.: МГТУ ГА, 2002, с.7-9.

68. Кузнецов СВ., Осипцов А.В., Перегудов Г.Е. Виртуальное моделирование систем и комплексов авионики. // Научный вестник МГТУ ГА №48, серия Авионика. М.: МГТУ ГА, 2002, с.65-71.

69. Лигум Т.И. Аэродинамика и динамика полета турбореактивных самолетов. М.: Транспорт, 1979,319с.

70. Лигум Т.И., Скрипниченко Ю., Шишмарев А.В. Аэродинамика самолета ТУ- 154Б. М.: Транспорт, 1985, 263с.

71. Лимарь Оценка адекватности информационных моделей, используемых в авиационных тренажерах. // Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е.Жуковского. Тезисы докладов. М.: ВВИА им. проф. Жуковского, 2003, с.47.

72. Мамаев В.Я. Оценка знаний на основе эталона в компьютерном тренажере оператора-навигатора. // Сборник трудов Международного симпозиума «Аэрокосмические приборные технологии», С-П.: ГУАП, 2004, с.77-78.

73. Михалев И.А., Окоемов Б.Н., Чикулаев М.С Системы автоматического управления самолетом. М.: Машиностроение, 1987, 239с.

74. Морозов В.П. Курс сфероидической геодезии, М.: Недра, 1979, 299с.

75. Невская И.Р. Алгоритм имитационного моделирования в БЦВМ. // Международная научно-техническая конференция «Гражданская авиация на рубеже веков». Тезисы. М.:МГТУ ГА, 2001,0.136.

76. Невская И.Р. Алгоритм имитационного моделирования в БЦВМ. // Научный вестник МГТУ ГА №48, серия Авионика. М.: МГТУ ГА, 2002, с.72-77.

77. Невская И.Р. Алгоритмическое обеспечение имитатора траекторного движения самолета в электронном средстве обучения вычислительной системы самолетовождения. // Научный вестник МГТУ ГА № 71, серия Авионика и электротехника. М.: МГТУ ГА, 2003, с.90-96.

78. Невская И.Р. Аспекты разработки электронного средства обучения вычислительной системы самолетовождения. // Сборник трудов Международного симпозиз^а «Аэрокосмические приборные технологии», С-П.: ГУАП, 2004, с.56-59.

79. Невская И.Р. Имитационная модель режима набора высоты в электронном средстве обучения вычислительной системы самолетовождения. // Научный вестник МГТУ ГА № 89, серия Авионика и электротехника. М.: МГТУ ГА, 2005 с.97-103.

80. Общеевропейские нормы летной годности - стандарт 1А (JAR-STD 1 А), р.26.

81. Общеевропейские нормы летной годности - стандарт 2А (JAR-STD 2А), р. 14.

82. Общеевропейские нормы летной годности - стандарт ЗА (JAR-STD ЗА), р. 16.

83. Общеевропейские нормы летной годности - стандарт 4А (JAR-STD 4А), р. 16.

84. Осипцов А.В. Применение технологий E-LEARNING в электронном средстве «Курс обучения ВСУП-85». // Сборник трудов Международного симпозиума «Аэрокосмические приборные технологии», С-П.: ГУАП, 2004, с.59-61.

85. Осипцов А.В., Невская И.Р. Международные стандарты компьютерного моделирования и электронной технической документации авионики. // Научный вестник МГТУ ГА № 71, серия Авионика и электротехника. М.: МГТУ ГА, 2003, с.85-89.

86. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полета. Траектории летательных аппаратов. М. Машиностроение, 1969,499с.

87. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полета. Устойчивость и управляемость летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1965,467с.

88. Перегудов Т.Е., Кузнецов СВ. Методические аспекты разработки электронных тренажеров авионики. // Научный вестник МГТУ ГА № 71, серия Авионика и электротехника. М.: МГТУ ГА, 2003, C.74-8D.

89. Перегудов Г.Е., Осипцов А.В. Практические аспекты разработки электронных тренажеров авионики. // Научный вестник МГТУ ГА № 71, серия Авионика и электротехника. М.: МГТУ ГА, 2003, с.81-84.

90. Развитие авиационной науки и техники в СССР. Историко-технические очерки. М.: Наука, 1980., 49бс.

91. Расчет и анализ движения летательньк аппаратов. Инженерный справочник. М.: Машиностроение, 1971,352с.

92. Склянский Ф.И. Динамика полета и управляемость тяжелых реактивных самолетов. М.: Машиностроение, 1976,207с.

93. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000, 267с.

94. Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2003,325с.

95. Сосновский А.А., Хаймович И.А. Авиационная радионавигация М,: Транспорт, 1980,255с.

96. Сосновский А.А., Хаймович И.А. Радиотехнические средства ближней навигации и посадки летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1975, 199с.

97. Справочник авиационного штурмана. Под редакцией генерал-майора авиации Соколова В.И. М.: Воениздат МО СССР, 1957,415с.

98. Сурин В.П., Зорина О.П., Мальцев Ю.И. и др. Оптимизация траекторий полета по сложному профилю. Программный комплекс. Отчет по НИР. Книга 1. Тема 51610-106 «В». М.: МАИ, кафедра 106.1988, 82с.

99. Техническое задание на программирование алгоритма «Имитация» в ЦВМ 80-404-01 ВСС-70, М.: МИЭА, 1997.

100. Техническое задание на программирование математического имитатора «Динамика» МСК-Н. М.: МИЭА, 1997.

101. Техническое задание на разработку Вычислительной системы самолетоволс- дения самолета Ан-148. Москва, Киев, 2003 г.

102. Харин Е.Г. Комплексная обработка информации навигационных систем летательных аппаратов. М.: изд. МАИ, 2002,259с.

103. Хиврич И.Г., Миронов Н.Ф., Белкин A.M. Воздушная навигация. М.: Транспорт, 1984, 328с.

104. Черный М.А., Кораблин В.И. Самолетовождение. М.: Транспорт, 1973, 367с.

105. Чугунов О.Д., Невская И.Р., Воронин А.Н. и др. Теоретико - экспериментальный метод оптимизации систем директорного управления летательными аппаратами. // Эргатические системы управления. Киев: Наукова думка, 1974, с.50-68.

106. Шаламов А.С. К вопросу о логистике и интегрированной логистической поддержке. // Научный вестник МГТУ ГА № 71, серия Авионика и электротехника. М.: МГТУ ГА, 2003, с.21-28.

107. Шишкин В.В. Принципы модернизации комплексных тренажеров экипажей летательных аппаратов. // Научный вестник МГТУ ГА №48, серия Авионика. М.: МГТУ ГА, 2002, с.48-56.

108. Шишкин В.Г. Проблемы безопасности полетов на тяжелых самолетах (человеческий фактор). Иваново: Ивановская газета, 2002, 224с.

109. Энциклопедический словарь. Том 3. Гос. Научное издательство «Большая советская энциклопедия». М.: 1956, 744с.