Повышение эффективности навигационного обеспечения воздушных судов путем комплексирования спутниковых навигационных систем с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.13, кандидат технических наук Прошин, Михаил Викторович

• Прошин, Михаил Викторович
• кандидат технических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат технических наук Прошин, Михаил Викторович

Введение.

1. Эффективность навигационного обеспечения воздушных судов на основе штатного навигационного оборудования и анализ возможности ее повышения путем комплексирования с высокоточными навигационными датчиками.

1.1. Выбор показателей эффективности навигационного обеспечения воздушных судов.

1.2. Связь точности оценивания навигационных параметров полета воздушного судна с показателем безопасности полета.

1.3. Повышение эффективности навигационного обеспечения воздушных судов путем комплексирования штатного навигационного оборудования и систем спутниковой навигации.

1.4. Основные научные результаты и "выводы к разделу 1.

2. Анализ эффективности навигационного обеспечения воздушных судов на основе использования глобальных систем спутниковой навигации.

2.1. Анализ непрерывности навигационного обеспечения ВС с использованием СРНС ГЛОНАСС и GPS.

2.2. Анализ точности местоопределения ВС с использованием

СРНС ГЛОНАСС и GPS и ее зависимости от режимов движения ВС.

2.3. Основные научные результаты и выводы к разделу 2.

3. Повышение эффективности навигационного обеспечения ВС на основе использования глобальных систем спутниковой навигации, комплексируемых с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи.

3.1. Повышение эффективности навигационного обеспечения ВС путем комплексирования РНС с космическим и наземным базированием.

3.2. Повышение эффективности навигационного обеспечения высокоманевренных ВС путем комплексирования приемоиндикатора СРНС с инерциальной навигационной системой.

3.3. Расширение функциональных возможностей СРНС, комплек-сированных с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи, при решении задач навигации ВС.

3.4. Улучшение характеристик канала передачи данных за счет навигационной поддержки в локальных дифференциальных подсистемах СРНС и при УВД с использованием автоматического зависимого наблюдения.

3.5. Основные научные результаты и выводы к разделу 3.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности навигационного обеспечения воздушных судов путем комплексирования спутниковых навигационных систем с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи»

Актуальность работы. Исследования, проведенные международной организацией гражданской авиации (ИКАО), показали, что 70% авиационных катастроф происходит на этапах взлета и посадки воздушного судна (ВС). Остальные 30% катастроф происходит на этапе полета по маршруту, причем, примерно 25% из них связано со столкновениями ВС в воздухе [1].

Основным способом предотвращения столкновения ВС в воздухе является строгое соблюдение экипажами и диспетчерами службы движения правил эшелонирования, которые определяют порядок рассредоточения ВС в воздухе на безопасные расстояния по каждой из трех координат. В соответствии с этими правилами каждому ВС, контролируемому системой управления воздушным движением (УВД), отводится воздушный коридор, в пределах которого должно находиться только одно воздушное судно.

Стремление обеспечить полеты ВС в экономически выгодных режимах, то есть по ортодромическим траекториям и на оптимальных для каждого типа ВС высотах, приводит к повышению плотности воздушного движения на кратчайших маршрутах и экономичных эшелонах, что вызывает необходимость сокращение воздушных коридоров. При этом требования безопасности воздушного движения и экономичности полетов ВС вступают в определенное противоречие. Приведение их во взаимное соответствие требует проведения комплекса мероприятий, направленных на совершенствование систем навигации и УВД и улучшение их взаимодействия [2 - 5]. Улучшение взаимодействия средств навигации и УВД является весьма актуальной задачей [6-9]. Так, почти 75% времени обслуживания ВС диспетчером УВД тратится на сбор, обработку и передачу информации [6]. При этом значительное число сеансов радиосвязи тратится на уточнение различных параметров полета, которые диспетчер мог бы получить в результате более совершенной обработки имеющейся информации.

Совершенствование бортовых средств навигации и повышение их точности позволяет в автоматическом режиме (при внедрении перепективной технологии УВД с использованием автоматического зависимого наблюдения (АЗН)) или по запросу диспетчера УВД осуществлять передачу данных о местоположении ВС либо об отклонении его действительного местоположения от текущего плана при пролете контрольных пунктов, что особенно актуально для построения автоматизированных систем оперативного УВД, включающего в себя процессы текущего планирования, управления по траектории текущего плана и управления с экстраполяцией

Полет ВС по маршруту согласно [10] может рассматриваться как стационарный случайный процесс, характеристики которого зависят от навигационного оборудования ВС. При этом связь между среднеквадрати-ческим отклонением (СКО) ВС от заданной траектории сгг и вероятности нахождения ВС в пределах ±/, принимаемой обычно Р > 0,999, согласно [6] может быть описана выражением где Т - среднее время пребывания ВС под управлением диспетчера УВД, примерно равное 30 мин; Я"(0) - вторая производная нормированной функции корреляции процесса «рыскания» ВС относительно заданной траектории при нулевом значении аргумента, значение которой для ВС типа Ту-154 равно - 0,075. При использовании более совершенного навигационного оборудования, устанавливаемого на Ил-62м, Я"(0) » -0,008.

Из (В.1) следует, что при заданной вероятности Р I уменьшается с уменьшением <хг,то есть повышение точности навигационной системы позволяет сократить нормы эшелонирования.

Уменьшение СКО ВС от заданной траектории а при фиксированной ширине воздушного коридора 21 в зоне с наличием радиолокационного контроля со стороны службы УВД уменьшает загрузку диспетчера за счет уменьшения числа выходов ВС за пределы трассы в течение часа, подлежащих ликвидации. Согласно данным [11] в рамках нормальной модели «рыскания» при малых отклонениях ВС от заданной траектории (| г | < 2сг.) и экспоненциальной модели при больших отклонениях (| г | > 2сгг) и при типичном значении параметра /?"(0) = -0,075 число выходов за час полета составляет:

9].

В.1) п =■< вых.

30, 21 = а г,

7, 21 = 2а г, (В.2)

1, 21 = За

Если учесть, что для обслуживания одного ВС в соответствии с технологией работы диспетчера УВД необходимо около 2,5 мин, а на ликвидацию выхода одного ВС за пределы трассы около 1,5 мин, то при характерной для загруженных секторов районных диспетчерских пунктов интенсивности воздушного движения 20 ВС/час на выполнение обязательных элементов технологии требуется около 50 мин в течение часа. При этом в оставшиеся 10 мин диспетчер может ликвидировать не более 6-7 выходов ВС за пределы трассы, что соответствует ее ширине 2сгг

Из сказанного следует, что повышение интенсивности воздушного движения делает насущно необходимым повышение точности навигационных систем, обеспечивающих самолетовождение на воздушных трассах. При этом уменьшение числа команд, которые должен дать диспетчер для ликвидации отклонений ВС от заданной трассы, позволяет ему больше времени уделять анализу воздушной обстановки и оптимизации процессов регулирования воздушного движения и принятия решений, что будет способствовать повышению надежности УВД.

Эффективность комплексного использования систем навигации и УВД определяется техническими характеристиками обеих систем.

В [5] рассмотрен общий подход к решению задачи обеспечения заданных норм эшелонирования средствами навигации и УВД, в рамках которого оптимальный вариант сочетания технических характеристик средств навигации и УВД определяется по минимуму суммарных затрат на их совершенствование при условии обеспечения требуемого уровня безопасности полетов. При этом отмечается, что для обеспечения перспективных норм эшелонирования более предпочтительны технические решения, направленные на повышение точностных характеристик навигационной системы, поскольку они, как правило, требуют меньших капиталовложений, чем технические решения, направленные на совершенствование средств УВД.

Необходимость повышения точности самолетовождения приобретает особо важное значение в связи с внедрением аэродромных автоматизированных систем УВД (АС УВД), эффективность использования которых повышается с созданием в районах аэродромов бесконфликтных пространственно-временных траекторий [1, 3]. Соответственно, повышаются требования к точностным характеристикам систем навигации и УВД, которые должны обеспечить своевременную коррекцию траектории движения ВС путем введения поправок в горизонтальную и вертикальную составляющие его скорости, а также поправок на начало разворотов с целью обеспечения точности времени осуществления посадки порядка нескольких секунд [12].

Особенно актуальна проблема повышения точности навигационных систем с точки зрения безопасности полетов ВС в зонах, в которых отсутствует наземный радиолокационный контроль, таких как океанические районы и районы Крайнего Севера, где основными средствами навигации в настоящее время являются автономные курсо-доплеровские и инерци-альные навигационные системы (ИНС). При этом необходимость развития комплексированных систем навигации обусловлена, в частности, тем, что ИНС не позволяют самостоятельно и надежно осуществлять безопасную навигацию в пределах установленных норм бокового эшелонирования для сети параллельных маршрутов («треков») при длительности полета порядка 10 -12 часов, имеющих место в океанических районах. Так, например, используемые в настоящее время ИНС имеют погрешность в определении боковых отклонений 3,6 - 9,2 км (по уровню 2crz) за один час полета, а кур-со-доплеровские системы 3 - 4% от пройденного пути [11]. Наиболее совершенные ИНС, использующие безопорные гироскопы с электростатической подвеской фирм Litton и Singer-Kearfott (США), обеспечивают точность 1,85 км/час полета [12]. При этом требуемая для обеспечения регламентированного нормами ИКАО уровня безопасности полетов Р= 0,18-Ю"7 катастроф/летный час точность навигации, характеризуемая при / = 10 -111 км в соответствии с (В.2) величинами СКО ВС от заданной трассы от, = 1,87 - 12,11 км, может быть реализована лишь при коррекции счисленных автономными системами навигации координат ВС по данным радиотехнических систем давней навигации (РСДН).

Точность навигации ВС существенно повышается при внедрении глобальных спутниковых радионавигационных систем (СРНС) типа GPS (США) и ГЛОНАСС (РФ), обеспечивающих согласно [13] при полете по трассе определение по открытому коду пониженной точности плановых координат с точностью ~100 м, а высоты с точностью ~150 м (при доверительной вероятности Р= 0,95, что соответствует погрешности 2СКО).

Использование дифференциальных методов навигационных определений, реализуемых в виде локальных дифференциальных подсистем (ЛДПС) СРНС [14, 15], позволяет существенно повысить точность место-определения и использовать СРНС для решения задач захода на посадку и посадки ВС.

Переход полностью на спутниковую технологию, позволяющую, в принципе, решать задачи навигации ВС на всех этапах полета, в нашей стране сдерживается, с одной стороны, тем, что орбитальная группировка космических аппаратов (КА) отечественной СРНС ГЛОНАСС развернута не полностью [13], а с другой стороны, отсутствием достаточного количества сертифицированного бортового оборудования СРНС. При этом важное значение приобретают вопросы комплексирования СРНС ГЛОНАСС с СРНС GPS, обладающей большей полнотой орбитальной группировки КА, и с другими навигационными средствами, в частности, РНС с наземным базированием опорных станций и с ИНС.

Комплексирование СРНС ГЛОНАСС и GPS позволяет повысить целостность радионавигационного поля СРНС и точность комплексирован-ной системы. При этом комплексирование СРНС с ИНС позволяет улучшить динамические характеристики СРНС. Комплексирование РНС с космическим и наземным базированием позволяет улучшить характеристики обеих комплексируемых систем. Наконец, комплексирование СРНС со средствами радиосвязи в рамках создания ЛДПС помимо повышения точности местоопределения ВС, дающего возможность расширить функциональные возможности СРНС и использовать их на всех этапах полета, включая посадку, а также при проведении специальных работ, связанных с необходимостью точного местоопределения ВС на малых высотах, таких как поиск и спасение, пожаротушение и др., позволяет также улучшить характеристики канала передачи данных за счет его навигационной поддержки, что имеет существенное значение как для улучшения точностных и динамических характеристик ЛДПС, так и для повышения достоверности и оперативности передачи данных при использовании перспективной технологии автоматического зависимого наблюдения (АЗН) при УВД.

Вопросам комплексирования СРНС ГЛОНАСС и GPS с другими навигационными средствами посвящена обширная литература. Общие идеи комплексной обработки навигационной информации отражены в работах В.И.Тихонова, М.С.Ярлыкова, Р.Л.Стратоновича, Л.Заде и Дж.Рагаззини и др."

Ряд аспектов проблемы комплексирования навигационных средств отражен в работе [16-21]. Так, в [16] рассматриваются вопросы комплексирования РНС с космическим и наземным базированием, в [17] вопросы комплексирования СРНС ГЛОНАСС и GPS в [18] - вопросы комплексирования СРНС и ИНС, в [19] - вопросы создания интегрированного оборудования навигации, посадки связи и наблюдения, в [20, 21] - вопросы улучшения характеристик целостности навигационных определений в ком-плексированных системах.

Вместе с тем, в имеющейся литературе не нашел отражения ряд вопросов, имеющих важное значение для теории и практики построения комплексированных систем навигационного обеспечения ВС. В частности, нет оценки эффективности комплексирования СРНС со штатным навигационным оборудованием курсо-доплеровского типа, которым оборудован значительный парк ВС. Такой вариант комплексирования особенно актуален в условиях неполного развертывания орбитальной группировки КА СРНС, когда приемоиндикатор СРНС рассматривается как вспомогательное средство навигации ВС. Недостаточно освещены в литературе также вопросы реализации и оценки эффективности комплексирования РНС с космическим и наземным базированием в условиях неполного развертывания орбитальной группировки К А СРНС.

Требует исследования и вопрос обеспечения целостности навигационного обеспечения ВС при комплексировании СРНС ГЛОНАСС и GPS в условиях затенения части КА рабочего созвездия, имеющего место при размещении приемоиндикатора СРНС на ВС, осуществляющих полеты в гористой местности. Актуально также исследование влияния информационной избыточности в комплексированных навигационных системах на точность местоопределения ВС при различных алгоритмах обработки навигационной информации, поскольку оптимизация обработки, в известной степени, эквивалентна увеличению числа источников информации. Актуальным остается и поиск наиболее эффективных методов комплексирования СРНС и ИНС.

Наконец, далека от разрешения проблема комплексирования СРНС с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи в рамках создания ЛДПС, обеспечивающих категорированную посадку ВС. Здесь подлежат исследованию вопросы влияния подстилающей поверхности и параметров движения ВС при полетах и маневрировании на малых высотах на точность местоопределения ВС. Необходим также поиск наиболее эффективных методов навигационных определений и алгоритмов обработки информации, обеспечивающих максимальное ослабление влияния факторов, ухудшающих точность местоопределения на малых высотах.

Таким образом, из приведенного анализа можно сделать вывод об актуальности и целесообразности проведения исследования по теме диссертации.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка методов повышения эффективности навигационного обеспечения воздушных судов путем комплексирования спутниковых навигационных систем с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи. Для достижения поставленной цели необходимо было решение следующих задач:

1.Анализ возможности повышения эффективности навигационного обеспечения воздушных судов на основе штатного курсо-доплеровского навигационного оборудования, комплексируемого со спутниковыми навигационными системами.

2.Анализ эффективности использования спутниковых навигационных систем для решения задач навигации воздушных судов с учетом полноты орбитальной группировки космических аппаратов и влияния мешающих факторов при полетах на малых высотах.

3.Разработка методов повышения эффективности навигационного обеспечения воздушных судов на основе спутниковых систем навигации, комплексируемых с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи.

Методы исследований. При решении перечисленных задач в работе использованы методы системного анализа, прикладные методы теории вероятностей и теории случайных процессов, методы математического моделирования.

Научная новизна работы. Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые проведен системный анализ перспектив использования глобальных систем спутниковой навигации для решения задач навигации воздушных судов на всех этапах полета, включая посадку, с учетом полноты орбитальной группировки космических аппаратов и влияния основных мешающих факторов, в том числе связанных с полетами на малых высотах.

В диссертации получены следующие основные научные результаты:

- выведены расчетные соотношения для определения необходимой периодичности корректировки местоположения воздушного судна при автоматическом режиме полета с использованием курсо-доплеровской навигационной системы с позиционным корректором и дана оценка эффективности использования в качестве позиционного корректора приемоиндика-тора спутниковых радионавигационных систем;

- на основе разработанных моделей методами математического моделирования дана оценка ухудшения качества навигационного обеспечения воздушных судов с использованием спутниковых радионавигационных систем в условиях затенения части космических аппаратов рабочего созвездия горными образованиями и влияния подстилающей поверхности при полетах и маневрировании на малых высотах;

- разработана методика оценки влияния информационной избыточности на точность местоопределения в комплексированных навигационных системах при оптимальном и квазиоптимальных алгоритмах фильтрации навигационных параметров;

- дана оценка эффективности введения ограничений на состав рабочего созвездия космических аппаратов спутниковой радионавигационной системы с учетом степени зашумления их сигналов и проведено сравнение качества эвристического и оптимального алгоритмов выбора рабочего созвездия;

- дана оценка эффективности квазидифференциального способа навигационных определений в РНС наземного базирования с использованием корректирующей информации от спутниковой РНС при различной полноте орбитальной группировки космических аппаратов;

- на основе разработанных моделей методами математического моделирования дана оценка улучшения точностных и динамических характеристик приемоиндикатора спутниковых РНС при его комплексировании с инерциональной навигационной системой;

- дана оценка эффективности предложенного разностно-дальномерного способа относительных навигационных определений при решении задач посадки воздушных судов;

- предложен квазиоптимальный алгоритм обработки сигналов спутниковых РНС в условиях наличия отражений от подстилающей поверхности при полетах воздушного судна на малых высотах и дана оценка эффективности предложенного алгоритма;

- предложен алгоритм навигационной поддержки от приемоиндикатора спутниковых РНС канала передачи данных в дифференциальных системах навигации воздушных судов и управления воздушным движением с автоматическим зависимым наблюдением.

На защиту выносятся:

1.Результаты теоретического анализа возможности повышения эффективности навигационного обеспечения воздушных судов на основе штатного курсо-доплеровского навигационного оборудования, комплек-сируемого с приемоиндикатором спутниковых РНС, используемым в качестве позиционного корректора.

2.Результаты математического моделирования влияния мешающих факторов на качество навигационного обеспечения воздушных судов с использованием спутниковых РНС на различных этапах полета, включая посадку.

3.Методы повышения эффективности навигационного обеспечения воздушных судов на основе спутниковых систем навигации, комплекси-руемых с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в ней результаты позволяют:

- при использовании в качестве позиционного корректора штатного курсо-доплеровского навигационного оборудования воздушного судна приемоиндикатора спутниковых РНС существенно уменьшить вероятность выхода воздушного судна за границы воздушного коридора и, соответственно, вероятность возникновения предпосылок к летным происшествиям;

- в условиях неполного развертывания орбитальной группировки космических аппаратов спутниковой РНС существенно повысить точность местоопределения воздушного судна РНС с наземным базированием, корректируемой по данным навигационных определений с использованием спутниковой РНС;

- повысить точность местоопределения в комплексированных навигационных системах без значительного увеличения числа источников навигационной информации путем оптимизации ее обработки;

- повысить точность местоопределения в спутниковых РНС путем введения ограничений на выбор рабочего созвездия космических апаратов с учетом степени зашумления их сигналов;

- улучшить точностные и динамические характеристики приемоин-дикатора спутниковых РНС путем использования его поддержки по скорости от инерциальной навигационной системы; - при использовании разностно-дальномерного способа относительных навигационных определений в сочетании с оптимизацией прие-моиндикатора спутниковых РНС к работе в условиях многолучевости и комплексированием приемоиндикатора РНС с ИНС при минимальном объеме наземного оборудования реализовать точность местоопределения, достаточную для обеспечения категорированной посадки воздушных судов;

- улучшить характеристики канала передачи данных в дифференциальных подсистемах спутниковых РНС и системах УВД с автоматическим зависимым наблюдением путем использования навигационной поддержки от приемоиндикатора спутниковых РНС.

Внедрение результатов. Основные результаты диссертационной работы внедрены в Московском конструкторском бюро «Компас», что подтверждено соответствующим актом.

Апробация результатов. Материалы диссертации докладывались на научно-техническом семинаре «Концепция создания интегрированного оборудования навигации, посадки, связи и наблюдения» (3 доклада) - (Москва, МГТУ ГА и МКБ «Компас», 2000) и на Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на рубеже веков» (3 доклада) (Москва, МГТУ ГА, 2001г.).

14

Публикация результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в десяти печатных работах и одном отчете о НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

Заключение диссертации по теме «Навигация и управление воздушным движением», Прошин, Михаил Викторович

137 Заключение

Диссертация содержит новое решение актуальной научной задачи повышения эффективности навигационного обеспечения воздушных судов путем комплексирования спутниковых навигационных систем с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи.

В результате проведенных исследований получены следующие основные научные результаты:

1. Выведены расчетные соотношения для определения необходимой периодичности корректировки местоположения воздушного судна в автоматическом режиме полета и относительного увеличения продолжительности полета, связанного с боковым отклонением воздушного судна от частной ортодромии, обусловленным воздействием на него возмущений и погрешностями навигационного оборудования.

2. Разработаны математические модели оценки качества навигационного обеспечения воздушных судов с использованием СРНС в условиях затенения части космических аппаратов рабочего созвездия горными образованиями и влияния подстилающей поверхности и параметров движения воздушного судна на точность местоопределения при полетах на малых высотах.

3. Разработаны рекуррентный алгоритм выбора оптимального сочетания источников навигационной информации в комплексированных навигационных системах и методика оценки влияния информационной избыточности на точность местоопределения при различных алгоритмах фильтрации координат воздушного судна.

4. Предложен способ повышения точности местоопределения воздушных судов по СРНС путем выбора оптимального рабочего созвездия космических аппаратов с использованием геометрического фактора, учитывающего степень зашумления поступающих от них сигналов, и дана оценка эффективности введения ограничений на состав рабочего созвездия.

5. Предложен квазидифференциальный способ навигационных определений в РНС с наземным базированием с использованием корректирующей информации от СРНС с неполностью развернутой орбитальной группировкой космических аппаратов и дана оценка его эффективности.

6. Разработана математическая модель оценки влияния динамики полета воздушного судна на точностные характеристики приемоиндикато-ра СРНС и дана оценка эффективности квазиоптимального алгоритма его комплексирования с инерциальной навигационной системой.

7. Предложен разностно-дальномерный способ относительных навигационных определений в СРНС и дана оценка его эффективности при решении задач посадки воздушных судов в вариантах с использованием дискретного канала связи для передачи корректирующей информации и с использованием ретранслятора радионавигационного поля.

8. Разработан квазиоптимальный алгоритм обработки сигналов СРНС в условиях многолучевого приема при полетах воздушных судов на малых высотах и дана оценка его эффективности.

9. Разработан алгоритм навигационной поддержки от приемоинди-катора СРНС канала передачи данных в локальных дифференциальных подсистемах СРНС, обеспечивающих категорированную посадку воздушных судов, и в системах УВД с автоматическим зависимым наблюдением и дана оценка его эффективности.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1 .Использование приемоиндикатора СРНС в качестве позиционного корректора штатного радионавигационного оборудования воздушного судна, обеспечивающего управление перемещением воздушного судна в горизонтальной плоскости в автоматическом режиме, вместо традиционно используемой для этой цели радиотехнической системы ближней навигации позволяет на один - два порядка уменьшить вероятность выхода воздушного судна за границы воздушного коридора и примерно в полтора раза уменьшить относительное увеличение продолжительности полета, связанное с боковым отклонением воздушного судна от частной ортодромии.

2.С учетом того, что современное состояние орбитальной группировки космических аппаратов СРНС ГЛОНАСС не обеспечивает целостности радионавигационного поля, а при использовании СРНС для обеспечения полетов воздушных судов в гористой местности достаточно высока (до 0,1 при высотах полета менее 1 км) вероятность нарушения ее работоспособности из-за затенения части космических аппаратов рабочего созвездия горными образованиями и при полностью развернутой орбитальной группировке целесообразно комплексирование СРНС ГЛОНАСС и GPS.

3.Точность местоопределения воздушных судов по СРНС, будучи достаточной для обеспечения трассовой навигации, полетов в аэродромной зоне и маршрутных полетов на местных воздушных линиях, недостаточна для обеспечения посадки воздушных судов из-за ее существенного ухудшения при полетах и маневрировании на малых высотах.

4.В комплексированных навигационных системах введение информационной избыточности обеспечивает существенное повышение точности местоопределения лишь при использовании простейших алгоритмов фильтрации координат воздушного судна по методу наименьших квадратов, при использовании же оптимальной калмановской фильтрации координат высокая точность местоопределения может быть обеспечена без существенного увеличения числа каналов измерения. f

5.Введение ограничения на минимальный угол места космических аппаратов рабочего созвездия СРНС на уровне ~10° позволяет заметно (в 1,5-2 раза) повысить точность местоопределения воздушного судна на предельно малых высотах (менее 250 м), при этом ошибка местоопределения лишь на 6 - 10% превышает ошибку, имеющую место при оптимальном выборе рабочего созвездия с использованием геометрического фактора, учитывающего уровень помех в каналах измерения.

6.В условиях неполного развертывания орбитальной группировки космических аппаратов СРНС, не обеспечивающего целостность радионавигационного поля СРНС, последняя может быть эффективно использована для существенного (в 2,5 - 8,8 раза) повышения точности местоопределения по РНС с наземным базированием путем организации квазидифференциального режима.

7.Использование поддержки приемоиндикатора СРНС от инерци-альной навигационной системы позволяет существенно (примерно в 2,5 раза при отсутствии перегрузки и в 5 раз при перегрузке 10 g в течение 20 сек) уменьшить погрешность местоопределения при размещении приемоиндикатора СРНС на высокоманевренных воздушных судах.

8.Использование разностно-дальномерного способа относительных навигационных определений в сочетании с оптимизацией приемника СРНС к работе в условиях многолучевого распространения радиоволн и

140 комплексированием приемоиндикатора СРНС с ИНС позволяет при минимальном объеме наземного оборудования реализовать точность место-определения, достаточную для обеспечения категорированной посадки воздушных судов и калибровки микроволновых систем посадки, при этом при отсутствии жестких ограничений на массо-габаритные и энергетические характеристики наземного оборудования целесообразно использование дискретного канала связи для передачи корректирующей информации, а при наличии таких ограничений - ретранслятора радионавигационного поля.

9. Комплексирование высокоточных систем навигации типа СРНС со средствами связи позволяет существенно улучшить характеристики связного канала, а именно: в несколько раз уменьшить вероятность ошибки при передаче данных и облегчить работу системы синхронизации связного канала, исключив за счет использования навигационной поддержки режим поиска сигнала, что имеет существенное значение для повышения оперативности систем управления воздушным движением, использующих автоматическое зависимое наблюдение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Прошин, Михаил Викторович, 2001 год

1. Методика определения минимумов эшелонирования, применяемых для разделения параллельных линий пути в структурах маршрутов УВД. Циркуляр ИКАО № 120 AN/89/2, 1976.

2. Анодина Т.Г. Основные направления и перспективы автоматизации управления воздушным движением. В кн.: Управление воздушным движением. М.: Воздушный транспорт, 1979.

3. Кузнецов М.И., Мокшанов В.И. Основные направления совершенствования системы управления воздушным движением. В кн.: Труды ГосНИИГА, вып. 161. М.: ГосНИИГА, 1978.

4. Крыжановский Г.А. Комплексный характер задач рационального принятия решений при УВД. В кн.: Управление воздушным движением. М.: Воздушный транспорт, 1979.

5. Федоров Ю.М., Куранов В.П., Уманский В.А. Общий подход к решению задачи обеспечения заданных норм эшелонирования средствами навигации и УВД. В кн.: Труды ГосНИИГА, вып. 161. М.: ГосНИИГА, 1978.

6. Маркович Е.Д. Взаимосвязь навигации и УВД по обеспечению безопасности полетов на воздушных трассах. В кн.: Труды ГосНИИГА, вып. 119. М.: ГосНИИГА, 1975.

7. Федоров Ю.М., Куранов В.П., Носовский A.B. К вопросу обоснования требуемой надежности функционирования навигационной системы. В кн.: Труды ГосНИИГА, вып. 161. М.: ГосНИИГА, 1978.

8. Кейн В.М., Красов А.И., Крыжановский Г.А., Федоров С.М., Грачев В.В. Применение автоматизированных систем для управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1979.

9. Агаджанов П.А., Воробьев В.Г., Кузнецов A.A., Маркович Е.Д. Автоматизация самолетовождения и управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1980.

10. Молоканов Г.В. Точность и надежность навигации летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1967.

11. П.Хитчев C.B., Носовский A.B., Куранов В.П., Федоров Ю.М. Обоснование точности самолетовождения при полетах в организованной системе параллельных трасс. В кн.: Труды ГосНИИГА, вып. 161. М.: ГосНИИГА, 1978.

12. Ноздрин В.И., Поляк В.Ю. Развитие систем навигации на трассах, в аэродромных маневренных зонах и систем посадки. Итоги науки и техники, Воздушный транспорт, 1980, т. 8.

13. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. М.: Радио и связь, ИТЦ «Эко-Трепдз», 2000.

14. Blomenhofer Н, Mattissek. The New DAS А NFS Ground Station Family for Use in Civil Aviation, Proc. Of DSNS - 96, Add. vol. 1, St. Petersburg, May 1966, Paper № 17.

15. Differentiol GNSS for safe and Accurate Landings, Рекламный проспект формы DAS A, 1996.

16. Ярлыков М.С., Базаров A.A. Совмещенная аппаратура потребителей спутниковой и гиперболической радионавигационных систем. Радиотехника, 1992, № 4.

17. Кинкулькин И.Е. Совмещенная аппаратура потребителей спутниковых радионавигационных систем. Радиотехника, 1996, № 1.

18. Kugler D, Gustke F. Integration of GPS and Loran/Chayka an European Perspective, National Technical Meeting Navigation, Amsterdam, 18-21 Now. 1997.

19. Варавва В.Г., Кирейчиков В.А. Контроль целостности GNSS в бортовых навигационных системах. Проблемы безопасности полетов, 1992, № 9.

20. Методика анализа эффективности процесса технической эксплуатации (ПТЭ) самолетов в эксплуатационных предприятиях. М.: Воздушный транспорт, 1978.

21. Методические указания по оценке технико-экономической эффективности технической эксплуатации авиационной техники по состоянию. М.: ГосНИИ ЭРАТ ГА, 1980.

22. Буслаенко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука,1978.

23. Петров A.B., Яковлев A.A. Анализ и синтез радиотехнических комплексов. М.: Радио и связь, 1984.

24. Ярлыков М.С. Статистическая теория радионавигации. М.: Радио и связь, 1981.

25. Казаков И.Е. Статистическая теория систем управления в пространстве состояний. М.: Наука, 1975.

26. Локи М. Оптимизация стохастических систем /Пер. С англ. Под ред. Я.З.Цыпкина. М.: Наука, 1971.

27. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами. М.: Радио и связь, 1982.

28. Пестряков В.Б. Фазовые радиотехнические системы. М.: Советское радио, 1968.

29. Браммер К., Зиффлинг К. Фильтр Калмана-Бьюси. М.: Наука,1982.

30. Красовский A.A. Надежность навигации летательных аппаратов. В кн.: Проблемы надежности летательных аппаратов. Сборник статей /Под ред. И.Ф.Образцова, А.С.Вольмира. М.: Машиностроение, 1985.

31. Молоканов Г.Ф. Объективный контроль точности самолетовождения. М.: Воениздат, 1980.

32. Кейн В.М. Оптимизация систем управления по минимальному критерию. М.: Наука, 1985.

33. Беллман Р., Гликеберг И., Гросс О. Некоторые вопросы математической теории управления. М.: Иностранная литература, 1962.

34. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь,1982.

35. Ляпидевский Г.А. Влияние технического состояния бортового радионавигационного оборудования на эффективность трассовых полетов самолетов гражданской авиации. Кандидатская диссертация. Рига: РКИИ-ГА, 1982.

36. Сосновский A.A., Хаймович И.А. Авиационная радионавигация. Справочник. М.: Транспорт, 1980.

37. Колчинский В.Б., Мандровский И.А., Константиновский М.И. Автономные доплеровские устройства и системы навигации летательных аппаратов. М.: Советское радио, 1975.

38. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники, кн. 1. М.: Советское радио, 1966.

39. Хиврич И.Г., Белкин A.M. Автоматизированное вождение воздушных судов. М.: Транспорт, 1985.

40. Челпанов Н.Б. Оптимальная обработка сигналов в навигационных системах. М.: Наука, 1967.

41. Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления. М.-Л.: Физматгиз, 1960.

42. Прошин М.В. Анализ эффективности использования приемоин-дикатора СРНС в качестве позиционного корректора штатного радионавигационного оборудования ВС. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника, 2001, № 39 .

43. Копцев A.A. Проблемы организации воздушного движения при внедрении спутниковых систем связи и навигации. Международная научно-техническая конференция «Современные научно-технические проблемы гражданской авиации». Тезисы докладов. М.: МГТУ ГА, 1999.

44. Российский радионавигационный план. Версия 2. М.: НТЦ «Интернавигация», 1998.

45. Информационный бюллетень № 4 (175) Информационно-аналитического центра Координатно-Временного Обеспечения Центра управления полетами. Г.Королев (МО): ИАЦ КВО ЦУП, 2000.

46. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972.

47. Аппаратура радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Системы координат. Методы перевычислений координат определяемых точек. Государственный стандарт РФ (проект). Госстандарт России, 1997.

48. Волков Н.М., Иванов Н.Е., Салищев В.А., Тюбалин В.В. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. Зарубежная радиоэлектроника, 1997, № 1.

49. Lachapelle G. Navigation Accurasy for Absolute Positioning, AGARD Lecture Series 207, System Implications and Innovative Applications of Satellite Navigation, NATO, 1996, p.p.4.1-4.10.

50. Жуковский А.П., Оноприенко Е.И., Чижов В.И. Теоретические основы радиовысотометрии. М.: Советское радио, 1979.55.3убкович С.Г. Статистические характеристики радиосигналов, отраженных от земной поверхности. М.: Советское радио, 1968.

51. Майер Я.А. Аэронавигационная спутниковая система Северной Атлантики. ТИИЭР, 1970, т. 58, № 3.

52. Beckman P., Spizzictino A. The scattering of electromagnetic waves from rough surface. Pergamon Press. N.J. 1963.

53. Khalil M.A. GPS mltiptipath error model aerspace symposium. Atlantic-City, 1978.

54. Шебшаевич B.C. и др. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. М.: Радио и связь, 1982.

55. Отчет о научно-исследовательской работе «Комплексированиесредств радионавигации и радиосвязи для решения задач навигации». Научный руководитель В.С.Уваров, г/р №01200006633. М.: МГТУ ГА, 2001.

56. Кинкулькин И.Е., Рубцов В.Д., Фабрик М.А. Фазовый метод определения координат. М.: Советское радио, 1979.

57. Альберт А. Регрессия, псевдоинверсия и рекурентное оценивание. М.: Наука, 1977.

58. Klein D, ParKinson B.E. The use of psevdo-sattellites for improving GPS performince, Navigation (USA), 1984, v. 31, № 4.

59. Харисов B.H., Яковлев А.И., Глушенко А.Г. Оптимальная фильтрация координат подвижного объекта. Радиотехника и электроника, 1984, т. 29, №10.

60. Тихонов В.И., Бакаев Ю.Н. Статистическая теория радиотехнических устройств. М.: ВВИА им. Проф. Н.Е.Жуковского, 1978.

61. Острем К.Ю. Введение в стохастическую теорию управления. М.: Мир, 1973.

62. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции, т. 2. М.: Советское радио, 1975.

63. Nilson J.T. Swearineg G.W., Wistmeer A J. GPS aided inertial navigation. IEEE, National Aerosp. And Electron. Conference, USA, 1985.

64. Российский радионавигационный план. НТЦ «Интернавигация», версия 1. М., 1994.

65. Российский радионавигационный план. НТЦ «Интернавигация», версия 2. М., 1997.

66. Добавление «В» к «Проекту руководства по требуемым навигационным характеристикам для выполнения заходов на посадку, посадок и вылетов». Материалы AWOP/16-ДР/З, Монреаль, 23.06.97 4.07.97.

67. Система «Satrek» для наведения ракет «Трайдент-2». Экспрес-синформация. Серия Космическая техника и телеметрия, № 15, 1985.

68. Пестряков В.Б. и др. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. М.: Советское радио, 1973.

69. Бакут П.А., Большаков И.А. и др. Вопросы статистической теории радиолокации, т. II. М.: Советское радио, 1964.

70. Warburton J., Lamb D. System Resources Corporation Validation of the FAA LAAS Specification Using the LAAS Nest Prototype (LTP), ION GPS 98/ Proc., Nashwille, 1998.

71. Бойцов B.A., Крыжановский Г.А. Лазерные траекторные измерения полета воздушных судов в процессах управления воздушным движением и посадки. ВИНИТИ. Итоги науки и техники. Серия Воздушный транспорт, т. 8, 1980.

72. Тихонов В.И., Харисов В.Н., Смирнов В.А. Оптимальная фильтрация дискретно-непрерывных процессов. Радиотехника и электроника, 1978, т. 23, №7.

73. Прошин М.В. Сравнительный анализ алгоритмов фильтрации координат ВС с точки зрения влияния геометрического фактора РНС на точность местоопределения. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника, 2001, № 39.

74. Прошин М.В. Повышение надежности навигационного обеспечения ВС путем комплексирования РНС с космическим и наземным базированием. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника, 2001, №39.

75. Прошин М.В., Рубцов Д.В. Перспективы использования спутниковых РНС для решения задач траекторных измерений параметров полета и обеспечения посадки ВС. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника, 2001, № 39.

76. Соискатель: От МКБ «Компас»

77. Соискатель: ■■.Прошин М.В.го» апреля 2001 г