Разработка аппаратно-программного комплекса планирования и управления пространственным движением объектов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Тимофеев, Семен Юрьевич

• Тимофеев, Семен Юрьевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Тимофеев, Семен Юрьевич

Оглавление

Список сокращений

Введение

1. Анализ предметной области и постановка задач исследования

1.1. Анализ существующей системы планирования использования воздушного пространства (ПИВП)

1.1.1 Краткая характеристика существующей системы

ПИВП

1.1.2 Организационная структура органов планирования единой системы организации воздушного движения

(ЕС ОрВД) Российской Федерации

1.1.3 Нормативное правовое обеспечение

1.2. Автоматизированные функции централизованной службы организации потоков воздушного движения (ОПВД)

1.3. Анализ процесса обработки плановой информации в системах планирования и организации ВД

1.3.1 Исходные данные систем планирования и организации

ВД

1.3.2 Основные задачи, решаемые программным обеспечением систем планирования и организации ВД

1.4. Аппаратно-программный комплекс автоматизированной системы планирования воздушного движения

1.4.1 Структура аппаратно-программного комплекса

1.4.2 Программная составляющая АПК

1.5. Постановка цели и задач исследования

2. Методика расчета пространственно-временной траектории воздушного судна

2.1. Модель представления маршрута полета воздушного судна

2.2. Этапы расчета 4Б-траектории

2.3. Расчет точек пересечения с зонами ВП

2.3.1. Расчет точек пересечений маршрута с границей зоны

2.3.2. Расчет точек пересечений при изменении высоты

полета

2.3.3. Ускорение расчета точек пересечений с зонами ВП

2.4. Расчет профиля полета

2.5. Корректировка маршрута с учетом участков руления, разбега, посадки и пробега

2.6. Расчет участков маршрута и корректировок

2.6.1. Расчет участков по штилю

2.6.2. Корректировка с учетом разворота над поворотными точками маршрута

2.6.3. Расчет корректировок по метеоусловиям

2.7. Анализ плана полета на соответствие правилам ИВП

Выводы

3. Методика поиска потенциальных конфликтных ситуаций (ПКС) на этапах планирования ИВП

3.1. Нормы эшелонирования

3.2. Типы ПКС и данные списков входов

3.3. Алгоритм анализа списка входа

3.4. Поиск ПКС при пролете ВС через общую точку ВП

3.5. Поиск ПКС при пролете ВС по одному участку

3.6. Поиск ПКС при пролете ВС по пересекающимся участкам

3.7. Исследование методики расчета ПКС

Выводы

4. Методика построения множества альтернативных маршрутов полета ВС по сети авиационных трасс

4.1. Представление исходных данных

4.2. Описание методики построения множества альтернативных маршрутов полета ВС по сети авиационных трасс

4.3. Определение начального ограничения на максимальную длину маршрута

4.4. Сравнение разработанной методики с известными аналогами

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Приложение 1

Приложение 2

Список сокращений

АДП - аэродромный диспетчерский пункт

АиППВД - отдела анализа и планирования потоков воздушного движения АНС - аэронавигационная система

АСОИУ - автоматизированная система обработки информации и управления

АФТН (AFTN) - сеть авиационной фиксированной электросвязи (Aeronautical

Fixed Telecommunication Network)

ВВС - военно-воздушные силы

ВД - воздушное движение

ВП - воздушное пространство

ВПП - взлетно-посадочная полоса

ВРЦ - вспомогательный районный центр

ВС - воздушное судно

ВТ - воздушная трасса

ГА - гражданская авиация

ГЦ - главный центр

ГЦ ППВД - главный центр планирования потоков воздушного движения ЕС ОрВД - единая система организации воздушного движения ЗАС - засекречивающая аппаратура связи ЗЦ - зональный центр

ИВП - использования воздушного пространства

ИКАО (ICAO) - Международная организация гражданской авиации

(International Civil Aviation Organization)

КО - кратковременное ограничение

КП - командный пункт

JITX - летно-технические характеристики

МВД - министерство внутренних дел

МВД - местные воздушные линии

МДП - местный диспетчерский пункт

МО - министерство обороны

МЧС — министерство чрезвычайных ситуаций

НПС - норма пропускной способности

ОВД - обслуживание воздушного движения

ОПВД - организация потоков воздушного движения ОрВД - организация воздушного движения ПВО - противовоздушная оборона ПВП - правила визуальных полетов

ПИВП - планирование использования воздушного пространства ПКС - потенциальная конфликтная ситуация ПО - программное обеспечение ПОД - пункт обязательного доклада

ПОПВ Д - пункт (пост) организации потоков воздушного движения

111111 - правила полетов по приборам

ПС - пропускная способность

ПСС - поисково-спасательные средства

ПУ - пункт управления

РОСТО - Российская оборонная спортивно-техническая организация

РПЛ - регулярный план полета

РТОП - радиотехническое обеспечение полетов

РФ - Российская Федерация

РЦ - районный центр

СВП - структура воздушного пространства

СИД (SID) - стандартный маршрут взлета (Standard Instrument Departure) СПО - специальное программное обеспечение

СТАР (STAR) - стандартный маршрут посадки (Standard Terminal Arrival Route)

ТВГ - точка входа в глиссаду

УВД - управление воздушным движением

УЦ - укрупненный центр

ФП ИВП - федеральные правила использования воздушного пространства

ФСБ - федеральная служба безопасности

ФЦП - федеральная целевая программа

ЦОПВД - центр организации потоков воздушного движения

ЦСОПП - центр сбора и обработки планов полетов

CNS/ATM (СННУОрВД) - концепция связи, навигации,

наблюдения / организации воздушного движения Международной организации гражданской авиации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка аппаратно-программного комплекса планирования и управления пространственным движением объектов»

Введение

В настоящее время область обеспечения воздушного движения переживает период радикального и интенсивного технического обновления и автоматизации на основе новых информационных технологий. Это объясняется рядом обстоятельств. Во первых, постоянно увеличиваются объемы внутренних и международных воздушных перевозок. Во вторых, международный характер воздушного движения и интеграция РФ в мировую систему воздушного транспорта требуют повышения уровня аэронавигационного обслуживания и безопасности полетов, приведения их в соответствие с международными требованиями ИКАО и Евроконтроля. Все это невозможно без модернизации и коренного обновления морально и физически устаревших технических средств аэронавигации и управления воздушным движением.

Для достижения данной цели, в настоящее время действует программа «Модернизация Единой системы организации воздушного движения (ЕС ОрВД) РФ на 2009 - 2015 годы». Важной частью данной программы, является обновление автоматизированных систем планирования и организации воздушного движения на различных уровнях центров планирования ЕС ОрВД РФ. При этом, перед новым программным обеспечением ставятся более жесткие требования к уровню автоматизированной поддержки деятельности диспетчерского персонала.

Актуальность темы

Необходимость разработки новых методик и алгоритмов анализа плановой информации связана с повышением требований к характеристикам специального ПО систем планирования и организации воздушного движения (быстродействие, точность расчетов, полнота анализа, повышение уровня автоматизации функций).

Задачи расчета и анализа планов полетов, выявления потенциальных конфликтных ситуаций и разработки регулирующих мер организации потоков воздушного движения являются крайне сложными для решения. Сложность

возникает из-за необходимости обработки большого количества часто обновляемых данных и учета разнообразных правил и ограничений.

Так же, существующие системы автоматизации являются «закрытыми» -они разрабатываются различными организациями, основаны на собственных базах данных и реализуют собственные алгоритмы обработки данных. В связи с этим, возникают проблемы при организации взаимодействия между системами различных производителей.

Рассматриваемые в работе методики и алгоритмы разработаны с учетом современных требований и позволяют эффективно решать задачи, ставящиеся перед новыми системами автоматизации планирования и организации воздушного движения, что определяет актуальность диссертационного исследования.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью исследования является повышение качества подготовки и уровня автоматизации процесса планирования воздушного движения на основе применения разработанных методик анализа.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе рассматриваются и решаются следующие основные задачи:

• выполняется анализ основных задач, выполняемых автоматизированными системами планирования пространственным движением объектов;

• разрабатывается методика расчета пространственно-временной траектории движения ВС в соответствии с современной концепцией «Са1е-То-Са1е»;

• разрабатывается методика расчета потенциальных конфликтных ситуаций между ВС, подходящую для использования на этапах планирования воздушного движения;

• разрабатывается методика построения множества альтернативных маршрутов полета по сети авиационных трасс с учетом установленных ограничений;

• разрабатывается программное обеспечения, реализующего предлагаемые методики, для оценки их эффективности.

При этом обеспечивается решение задач, связанных с анализом использования воздушного пространства, отработкой алгоритмов выработки регулирующих мер организации потоков воздушного движения, проблемами обнаружения ПКС.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является разработка аппаратно-программного комплекса планирования и управления пространственным движением объектов. Предметом исследования являются методы и алгоритмы решения задач обработки плановой информации для анализа воздушной обстановки и выработки мер организации пространственным движением объектов.

>

Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа, математического и имитационного моделирования, объектно-ориентированного и параллельного программирования.

Достоверность и обоснованность научных результатов, выводов и рекомендаций диссертации основана на корректном использовании математического аппарата и подтверждается экспериментальной проверкой предложенных методик и алгоритмов на реальных данных. Выводы и предложения диссертационного исследования не противоречат известным теоретическим и практическим результатам, сформулированным в трудах отечественных и зарубежных ученых в данной области исследований.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, определяющие её научную новизну:

• Разработана методика расчета пространственно-временной траектории ВС, соответствующая концепции «Са1е-То-Оа1е», и предоставляющая все необходимые данные о полете ВС для выполнения основных задач по анализу воздушного движения;

• Разработана методика расчета потенциальных конфликтных ситуаций, основывающаяся на ведении и анализе списков входа для элементов воздушного пространства;

• Разработана методика построения множества альтернативных маршрутов полета ВС по сети авиационных трасс, учитывающих установленные ограничения использования воздушного пространства, и приближенных к оптимальному по выбранному критерию;

• Произведена интеграция методик и алгоритмов в программное обеспечение для систем планирования центров ЕС ОрВД РФ;

• При разработке методик и алгоритмов, рассмотрены вопросы повышения их производительности за счет специальной организации исходных данных, так же использования возможностей параллельной обработки данных.

Практическая значимость. Практическая ценность работы заключается в том, что алгоритмы и методики рассматриваются с точки зрения практической реализации в специальном программном обеспечении систем планирования и организации воздушного движения. Таким образом, значительно упрощается их реализация в новом и существующем программном обеспечении, разрабатываемом в рамках программы модернизации единой системы организации воздушного движения РФ.

Все предложенные в диссертационной работе методики и алгоритмы адаптированы для анализа использования воздушного пространства на всех этапах планирования (включая стратегический), и позволяют более эффективно по сравнению с существующими аналогами решать задачи планирования и организации воздушного движения.

Разработанные алгоритмы и методики реализованы в составе программного обеспечения аппаратно-программного комплекса «Комплекс средств автоматизации планирования использования воздушного пространства местного диспетчерского пункта» (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2012610215 от 10.01.2012 г.), шифр «КСА ПИВП МДП», а так же в составе НИОКР «Разработка фрагментов программного обеспечения

систем планирования использования воздушного пространства на основе

\

рекомендаций ИКАО и Евроконтроля», шифр «База-ИВП» и ОКР «Разработка базовой технологии создания аппаратно-программного комплекса моделирования информационно-управляющих радиотехнических систем», шифр «Технология-НС». Соответствующие акты о внедрении приведены в диссертации (рис. 1-3 в прил. 2).

Апробация работы и публикации по теме. Основные положения работы опубликованы в 8 статьях, 2 из которых, в научных изданиях, рекомендованных ВАК. Основные результаты докладывались и обсуждались на: 3-й Всероссийской научно-технической конференции аспирантов, студентов и молодых ученых «Информатика и вычислительная техника», г. Ульяновск, 2011; XXX Международной научно-технической конференции «Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании» (зимняя и летняя сессии), г. Пенза, 2013; XXV Международной заочной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике», г. Новосибирск, 2013; ХЗИ Международной научно-технической конференции «Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике», г. Пенза, 2013;

Положения, выносимые на защиту.

1. Методика расчета потенциальных конфликтных ситуаций между ВС, основанная на ведении и анализе списков входов в элементы воздушного пространства;

2. Методика построения множества альтернативных маршрутов полета ВС по сети авиационных трасс, учитывающих установленные ограничения использования воздушного пространства;

3. Программные средства, реализованные в рамках специального программного обеспечения планирования и организации воздушного движения, для моделирования и анализа разработанных методик и алгоритмов.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений, списка литературы из 73 наименований и включает 183 страницы машинописного текста, 61 рисунок, 8 таблиц.

Во введении обосновывается актуальность темы исследований, сформулированы цель и основные задачи исследований, научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В первой главе выполняется обзор существующей единой системы организации воздушного движения РФ. Описываются основные автоматизированные функции централизованной службы организации потоков воздушного движения, производится анализ процесса обработки плановой информации, рассматривается типовая структура аппаратно-программного комплекса автоматизированной системы планирования ВД. Ставятся цели и задачи исследования.

Во второй главе рассматривается методика расчета пространственно-временной траектории движения воздушного судна. Рассматривается модель представления 4-мерного маршрута полета, методики и алгоритмы расчета на различных этапах полета, а также методика анализа плана полета на соответствие правилам использования воздушного пространства.

В третьей главе предлагается методика расчета потенциальных конфликтных ситуаций между воздушными судами, учитывающая особенности

трассовых полетов при обработке большого количества планов и прогнозе воздушной обстановки на длительный срок.

В четвертой главе рассматривается методика построения множества альтернативных маршрутов полета воздушного судна, учитывающих действующие правила и ограничения использования воздушного пространства.

1. Анализ предметной области и постановка задач исследования

1.1. Анализ существующей системы планирования использования

воздушного пространства (ПИВП)

1.1.1 Краткая характеристика существующей системы ПИВП

Планирование использования воздушного пространства (ПИВП) представляет собой деятельность, связанную с распределением воздушного пространства (ВП) по месту, времени и высоте между различными его пользователями с целью обеспечения безопасного и эффективного совместного использования воздушного пространства (ИБП) при осуществлении ими заявленной деятельности [3].

Организация потоков воздушного движения (ОПВД) является составной частью планирования ИВП и имеет основной целью предотвращение перегрузок органов (диспетчерских пунктов), осуществляющих непосредственное управление воздушным движением (УВД) или обслуживание воздушного движения (ОВД), выполняемыми полетами и другими видами деятельности по ИВП [7].

Основным инструментом для распределения воздушного пространства по времени, месту и высоте между всеми пользователями воздушного пространства и предотвращения перегрузок и конфликтных ситуаций на воздушных трассах (ВТ) является планирование полетов. В его основе лежат поданные пользователями заявки на использование воздушного пространства. Заявки могут содержать либо планы полетов воздушных судов (ВС), в которых содержатся необходимые параметры полёта и, прежде всего, его маршрут, либо информацию о стрельбах, пусках ракет, запусках шаров-зондов и других мероприятиях, которые могут потребовать введения ограничений ИВП.

Пользователи ВП делятся на следующие категории:

• Гражданская авиация (ГА): авиакомпании, частные лица и организации, владеющие собственными воздушными судами;

• Государственная авиация: министерство обороны (МО), министерство внутренних дел (МВД), министерство чрезвычайных ситуаций (МЧС), федеральная служба безопасности (ФСБ), Российская оборонная спортивно-техническая организация (РОСТО) и др.;

• Экспериментальная авиация: конструкторские бюро, авиапредприятия.

В зависимости от количества времени до даты выполнения полета, согласно [3] планирование делится на предварительное, суточное и текущее.

Этап предварительного планирования начинается за несколько месяцев (как правило, до 1-го года) до дня выполнения полетов. На этом этапе создается расписание регулярных полётов гражданской авиации. Для его составления проводится анализ пассажиропотоков на различных маршрутах в различных сезонах (лето, зима) и на его основе авиаперевозчики планируют свои рейсы (повторяющиеся планы полетов). При этом учитывается множество интересов, начиная с пассажира и заканчивая службами аэропортов.

Уже на этом этапе можно иметь достаточно полную картину загрузки воздушного пространства. Координацией планов занимаются главный центр (ГЦ) и зональные центры (ЗЦ) (создаваемые укрупнённые центры (УЦ)) единой системы организации воздушного движения (ЕС ОрВД). В их задачи входит сглаживание пиков интенсивности движения на аэродромах вылета и посадки, трассах и их пересечениях путем корректировки поданных планов полетов (изменение планового времени вылета, маршрута полета, профиля полета, скоростного режима на отдельных участках и т.д.) и согласования разработанных изменений с пользователями ВП.

Анализируя заявки авиакомпаний на интересующие направления (маршруты), органы планирования ЕС ОрВД планируют новые воздушные

трассы, использование которых позволит снизить расходы авиакомпаний и увеличить безопасность полетов.

Суточное планирование осуществляется накануне дня использования воздушного пространства. В процессе суточного планирования проводятся предварительные расчёты потенциальных конфликтных ситуаций (ПКС), а также формируется дополнительная информация о режимах и ограничениях на воздушных трассах и аэродромах, связанная с использованием ВП различными категориями пользователей.

Задачи, решаемые при суточном планировании:

• приём, контроль правильности, коррекция и документирование заявок на полёты (составление исходного суточного плана воздушного движения);

• анализ исходного суточного плана воздушного движения с целью обнаружения конфликтных ситуаций и определение возможности выполнения полётов в соответствии с существующими правилами и

учётом имеющихся ограничений;

» '

• выработка возможных вариантов обеспечения полётов и их оценка;

• формирование сводного суточного плана и передача его заинтересованным органам, включая министерство обороны;

• оптимальное распределение ИВП с учетом интересов всех подавших заявки;

• выработка ограничений на проведение полётов по времени и пространству, доведение до соответствующих пользователей;

• проверка запланированного маршрута на попадание в зоны ограничений и режимов;

• сглаживание пиков интенсивности.

На основе утвержденных зональным центром суточных планов формируются сводные суточные планы полётов гражданской, государственной, экспериментальной авиации и ИВП другими пользователями, которые регламентируют работу служб аэропортов гражданской авиации, аэродромов

государственной авиации, командных пунктов (КП) и пунктов управления (ПУ) других пользователей ВП на день полетов.

Так, диспетчер аэродромного диспетчерского пункта (АДП) просматривает утвержденный в ЗЦ суточный план на предмет оценки предстоящей загрузки аэродрома и наличия несовпадений с разработанным им ранее суточным планом по вылетающим из аэродрома ВС. Уточняет наличие ограничений использования ВП, затрагивающих трассовые полеты по вылетающим из аэродрома ВС на предстоящие сутки. При необходимости проводит согласования с ЗЦ и вносит необходимые уточнения в суточный план полетов или запрашивает получение корректирующих плановых сообщений из ЗЦ. С наступлением новых суток суточный план переходит в текущий. С этого времени информация о состоянии ВС уточняется на каждом этапе полета.

Текущее планирование - это процесс расчёта совокупности бесконфликтных пространственно-временных траекторий полётов, планируемых для каждого воздушного' судна в пределах пространства управления с учётом заданных ограничений и приемлемости спланированных траекторий для смежных секторов или систем управления [3].

В задачи текущего планирования полётов входит анализ текущей воздушной, метеорологической и наземной обстановки и выработка условий выполнения полётов. Анализ производится с использованием плановой, расчётной и справочной информации с учётом требований безопасности и пропускной способности (ПС) воздушного пространства района. Для соблюдения безопасности необходимо полное отсутствие потенциальных конфликтных ситуаций воздушных судов между собой, с запретными зонами, режимами, ограничениями воздушного пространства и опасными метеоявлениями. В процессе анализа обстановки проверяется готовность аэродромов к приёму ВС, запасных аэродромов, средств связи, радиотехнического обеспечения полётов (РТОП) и поисково-спасательных средств (ПСС). В случае необходимости осуществляется координация

(согласование) выработанных условий обеспечения полётов с взаимодействующими органами УВД.

Изменения к текущим планам полётов, согласованные с взаимодействующими органами УВД, вводятся в исходные планы полётов. Полученные бесконфликтные текущие планы полётов являются откорректированными и согласованными вариантами поданных заявителями планов полётов и являются исходными для этапа непосредственного управления. Эти планы хранятся в системе установленный период времени, в течение которого они могут быть необходимы для решения задач планирования и управления ВД.

Согласованные текущие планы являются для органов УВД (в районе ответственности автоматизированного центра) директивными указаниями. Информация по ним доводится до внешних абонентов (КП аэродромов, смежных районных центров (РЦ)> КП ПВО) путём рассылки формализованных сообщений по сети авиационной фиксированной электросвязи АФТН (AFTN - Aeronautical Fixed Telecommunication Network).

Контроль выполнения текущих планов полётов по трассам, вне трасс и местных воздушных линий (MBJI) осуществляется по докладам и сообщениям, получаемым от диспетчеров УВД, КП ведомств, смежных РЦ и КП ПВО.

1.1.2 Организационная структура органов планирования единой системы организации воздушного движения (ЕС ОрВД) Российской Федерации

В соответствии с Положением об оперативных органах (центрах) ЕС ОрВД [5], функциональную подсистему планирования ИВП в ЕС ОрВД образуют (см. рис. 1.1):

• главный центр (ГЦ);

• зональные центры (ЗЦ) (создаваемые укрупненные центры (УЦ));

районные центры (РЦ) с функциями планирования ИБП;

аэродромные диспетчерские пункты (АДП) аэродромов гражданской

авиации;

местные диспетчерские пункты (МДП);

пункты управления объединений, соединений и частей ВВС и ПВО.

ЗЦ(УЦ) -12

РЦ -45

Секторов УВД -240

Аэродромов ~ 1550

Зон ограничений -700

Трасс -1280

ПОД/ПДЗ -7500

й

Г"

.Г*

г

г Ъ к->

VI

,4

ь

Рисунок 1.1. Структура укрупненных районных центров до 2015 г.

Существующая и перспективная организационная структура органов планирования ЕС ОрВД приведена на рис. 1.2.

В соответствии с [5] главный центр ЕС ОрВД предназначен для планирования и координирования ИВП, организации воздушного движения (ОрВД), обеспечения разрешительного порядка ИВП, контроля за соблюдением Федеральных правил ИВП в пределах воздушного пространства Российской Федерации и районов, где ответственность за ОрВД возложена на Российскую Федерацию. Зональные центры ЕС ОрВД и районные центры с функциями планирования и выдачи разрешений на ИВП выполняют аналогичные задачи в своих зонах (районах) ЕС ОрВД.

Главный центр ЕС ОрВД

ГС ГЦ ЕС ОрВД

ВС ЕС ОрВД

ГС ЗЦ ЕС ОрВД

ВС ЗЦ ЕС ОрВД

ГС РЦ ЕС ОрВД

ВС РЦ ЕС ОрВД

Зональный центр ОрВД

Главный центр ЕС ОрВД

Центральная диспетчерская служба (ЦДС ГЦ) Централизованная служба обработки планов полетов (ЦСОПП)

Централизованная служба организации потоков ВД (ЦС ОПВД)

Ситуационный центр Служба ведения и анализа статистических данных

Районный центр ОрВД \\ Укрупненный центр ЕС ОрВД

Центр ОВД

Центр планирования ИВП

Аэродромный центр планирования (АДП)

Аэродромный центр планирования (АДП), Брифинг

Существования до 2005 г. Перспективная структура

структура органов ЕС ОрВД органов ЕС ОрВД

Рисунок 1.2. Существующая и перспективная организационная структура органов планирования Единой Системы Организации Воздушного

Движения (ЕС ОрВД)

Главный центр и зональные центры ЕС ОрВД осуществляют предварительное, суточное и текущее планирование ИВП, а в части ОПВД -стратегическую, предтактическую и тактическую деятельность по ОПВД. Районные центры ЕС ОрВД осуществляют обслуживание воздушного движения (управление воздушным движением), а в части планирования ИВП и ОПВД, соответственно, - суточное и текущее планирование ИВП, предтактическую и тактическую деятельность по ОПВД.

Главный центр является главным оперативным органом ЕС ОрВД и выполняет в части обеспечения полетов ВС гражданской авиации функцию основного связующего звена между органами-поставщиками аэронавигационного обслуживания (органами обслуживания воздушного движения) и пользователями воздушного пространства (авиакомпаниями, авиапредприятиями, эксплуатантами воздушных судов).

Основными функциями ГЦ в части планирования ИВП являются [5]:

Формирование и обеспечение суточного плана ИВП, доведение суточного плана и его изменений до ЗЦ ЕС ОрВД, центрального командного пункта ВВС, соответствующих федеральных органов исполнительной власти, надзорных и контрольных органов в части, их касающейся, а также анализ выполнения суточного плана;

Планирование и организация потоков воздушных судов, следующих по воздушным трассам и местным воздушным линиям, за пределы одной зоны, а также координирование этих потоков при изменении полётных заданий, воздушной и метеорологической обстановки;

Планирование и координирование использования воздушного пространства при выполнении полётов воздушных судов вне воздушных трасс и местных воздушных линий, а также при выполнении маршрутно-трассовых полётов за пределы двух зон;

Разработка, координирование, доведение, введение в действие и снятие временных режимов, кратковременных ограничений (КО) использования воздушного пространства, а также контроль за их соблюдением; Обеспечение деятельности, требующей специальной организации использования воздушного пространства;

Согласование местных режимов использования воздушного пространства; Обеспечение международных полётов воздушных судов, в части касающейся ГЦ;

Выдача указаний (разрешений) ЗЦ на изменение маршрута и эшелона (высоты) полёта воздушных судов в случаях изменения полётного задания или направления воздушных судов на запасные аэродромы и информирование об этом центрального командного пункта ВВС; Контроль выполнения мер по организации потоков воздушного движения при прогнозируемом превышении потребностей воздушного движения над пропускной способностью органов ОВД и элементов структуры воздушного пространства;

10) Контроль и координация действий ЗЦ по вопросам организации использования воздушного пространства;

11) Участие в разработке расписания движения воздушных судов российских и иностранных авиакомпаний по воздушным трассам Российской Федерации;

12) Составление предварительного плана ИВП;

13) Контроль за соблюдением требований табеля сообщений о движении воздушных судов в Российской Федерации [2] и принятие мер в случае его нарушения;

14) Взаимодействие с соответствующими органами ОВД сопредельных государств по вопросам организации воздушного движения;

15) Подготовка, согласование и представление предложений по изменению структуры воздушного пространства Российской Федерации.

16) Разработка предложений по повышению пропускной способности центров, совершенствованию организации воздушного движения и радиотехнического обеспечения полётов;

Зональные центры являются старшими оперативными органами ЕС ОрВД в своих зонах ответственности и выполняют функции региональных органов планирования, осуществляя сбор и обработку информации о всех видах деятельности по ИВП (в своих зонах ответственности), анализ обстановки и выработку решений по обеспечению безопасного и эффективного совместного ИВП различными пользователями. Результаты этой деятельности доводятся до органов ОВД (РЦЕС ОрВД, органов ОВД (управления полетами) пользователей, в том числе КП аэродромов министерства обороны РФ и других заинтересованных ПУ), а также органов контроля ИВП (командных пунктов ПВО) для исполнения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тимофеев, Семен Юрьевич, 2015 год

Список литературы

1. Воздушный кодекс Российской Федерации. - М.: Омега-Л, 2005.

2. Табель сообщений о движении воздушных судов в Российской Федерации (ТС-95). Издание третье. - М.: Воздушный транспорт, 2002.

3. Федеральные правила использования воздушного пространства Российской Федерации: утв. постановлением Правительства Российской Федерации от 11 марта 2010 г. № 138.

4. Федеральные авиационные правила «Подготовка и выполнение полетов в гражданской авиации Российской Федерации»

5. «Положение об оперативных органах (о центрах) Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации»

6. Положение о формировании, согласовании, издании и оперативной корректировке внутреннего расписания движения воздушных судов авиаперевозчиков Российской Федерации. Приложение к приказу ФАС России № ДВ-50 от 06.05.96.

7. Федеральные авиационные правила «Организация воздушного движения в Российской Федерации»: утв. приказом Министерства транспорта Российской Федерации от 25 ноября 2011 г. № 293.

8. Федеральные авиационные правила «Организация потоков воздушного движения в Российской Федерации»

9. Основы государственной политики Российской Федерации в области авиационной деятельности на период до 2020 года.

10. Концепция создания и развития Аэронавигационной системы России.

11. Обслуживание воздушного движения. Приложение 11 к Конвенции о международной гражданской авиации (ИКАО). - Международная организация ГА. Издание 13 июля 2001.

12. Руководство по планированию обслуживания воздушного движения. Doc. 9426-AN/924. - Первое издание: ICAO, 1984.

13. Службы аэронавигационной информации. Приложение 15 к Конвенции о международной гражданской авиации. Международная организация ГА. Издание 10 июля 1997.

14. Стратегия управления аэронавигационной информацией. Том 1,2.-Европейская организация для безопасности воздушной навигации Евроконтроль, 2002.

15. Руководство по службам аэронавигационной информации. Пятое издание. Doc 8126-AN/872. ICAO, 1995.

16. Материалы 11-й Аэронавигационной конференции. Монреаль, ИКАО, 22 сентября - 3 октября 2003 (AN-Conf/l 1-WP/206-3/11/03У

17. «Правила аэронавигационного обслуживания: Организация воздушного движения». ICAO Doc 4444 АТМ/501, издание 14. - Монреаль, 2001.

18. Приложение 2 к Конвенции о международной гражданской авиации. «Правила полетов»;

19. Документ ИКАО 7754 «Аэронавигационный план Европейского региона ИКАО»;

20. Документ ИКАО 7030/4 «Дополнительные региональные правила»;

21. Документ ИКАО «Air traffic flow & capacity management opérations ATFCM users manual» (редакция №12 от 24.09.2007)

22. Приложение 3 к Конвенции о международной гражданской авиации. «Метеорологическое обеспечение международной аэронавигации».

23. Приложение 4 к Конвенции о международной гражданской авиации. «Аэронавигационные карты».

24. Руководство по экономическим аспектам аэронавигационного обслуживания (Doc 9161).

25. Руководство по навигации, основанной на характеристиках (PBN) (Doc 9613).

26. Глобальная эксплуатационная концепция организации воздушного движения (Doc 9854).

27. Руководство по управлению безопасностью полетов (РУБП) (Doc 9859).

28. Руководство по требованиям к системе организации воздушного движения (Doc 9882).

29. Руководство по глобальным характеристикам аэронавигационной системы (Doc 9883).

30. Всемирная метеорологическая организация. Наставление по кодам Том I: технический регламент ВМО. ВМО №306 // Издание 2001г.— 509 с.

31. Агаджанов П.А., Воробьев В.Г., Кузнецов A.A., Маркович Е.Д. Автоматизация самолетовождения и управления воздушным движением - М.: Транспорт, 1980, 357с.

32. Бабаева С.И., Привалов A.A., Рудельсон JI.E. Элементы концепции централизованного планирования полетов. // Известия Российской Академии наук, Теория и системы управления, 2005, № 5.

33. Илларионова М.А., Черников П.Е. Алгоритм расчета маршрута в централизованной службе планирования полетов. // Научный вестник МГТУ ГА, серия «Информатика. Прикладная математика», № 92. - М.: МГТУ ГА, 2005.

34. А.Ф. Колотухин, В.В. Сынников. Методики автоматического расчета высотно-временных траекторий движений ВС. - М.:ГЦ ППВД, 2001.

35. Савельев О.П., Гучков В.К. Алгоритм отыскания кратчайшего маршрута полета на заданной сети воздушных трасс. / Управление воздушным движением, вып. 2. - М.: Воздушный транспорт, 1983.

36. Рудельсон Л.Е. Программное обеспечение автоматизированных систем управления воздушным движением. / Пособие по проведению практических занятий. - М.: МГТУ ГА, 2004.

37. Рудельсон Л.Е. Программное обеспечение автоматизированных систем управления воздушным движением. Часть II: Функциональное программное обеспечение. Книга 4: Модель использования воздушного пространства. Обработка плановой информации. / Учебное пособие. - М.: МГТУ ГА, 2004 .-с 96.

38. Бабаева С.И., Гальков М.А., Рудельсон Л.Е. Поддержание уровня безопасности полетов программными средствами. // Научный вестник МГТУ ГА, серия «Эксплуатация воздушных судов. Безопасность

• I

- ' полетов» № 75.-М.: МГТУ ГА, 2004.

39. Бабаева С.И., Конькова ЕЛО., Рудельсон Л.Е. Модели параллельных процессов в информационных технологиях. / В сборнике материалов II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатики и информационных технологий». - Тамбов: Тамбовский государственный университет, 2005.

40. Тимофеев С.Ю., Григорьев В.А. Параллельная обработка данных в ПО систем планирования использования воздушного пространства. УДК 004.424.// Программные продукты и системы. Научно-практическое издание № 2, 2012. - Тверь, 2012. - С. 7-11.

41. Тимофеев С.Ю. Методика расчета потенциальных конфликтных ситуаций в автоматизированной системе планирования воздушного движения//Интернет-журнал «Науковедение», 2014 №2 (21) [Электронный ресурс]-М.: Науковедение, 2014 -.- Режим доступа:

http://naukovedenie.ru/PDF/104TVN214.pdf, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус., англ..

42. Тимофеев С.Ю. Разработка кросс-платформенного Программного Обеспечения системы планирования воздушного движения для ГЦ ЕС ОрВД на базе технологий .NET Framework 4.0, Mono, NHibernate. // Информатика и вычислительная техника: сборник статей 3-й Всероссийской научно-технической конференции аспирантов, студентов и молодых ученых. - Ульяновск 2011. - с. 550-553.

43. Тимофеев С.Ю., Лебедев В.В. Регулирующие меры организации потоков воздушного движения // Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании: сборник статей XXX Международной научно-технической конференции (зимняя сессия). - Пенза 2012. - с. 23-26.

44. Тимофеев С.Ю., Быков П.В. Общие вопросы расчёта точек пересечений маршрута воздушного судна с зонами воздушного пространства //' Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании: сборник статей XXX Международной научно-технической конференции (летняя сессия). - Пенза 2013.-е. 7983.

45. Тимофеев С.Ю. Методика расчета потенциальных конфликтных ситуаций между воздушными судами в точке воздушного пространства при планировании и организации воздушного движения // Технические науки - от теории к практике: сборник статей XXV Международной заочной научно-практической конференции. - Новосибирск 2013.-е. 91103.

46. Тимофеев С.Ю. Описание исходных данных, используемых автоматизированными системами планирования и организации воздушного движения // Проблемы информатики в образовании,

управлении, экономике и технике: сборник статей XIII Международной научно-технической конференции. - Пенза 2013. — с. 122-125.

47. Тимофеев С.Ю. Обработка ограничений использования воздушного пространства в автоматизированных системах планирования и организации воздушного движения // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике: сборник статей XIII Международной научно-технической конференции. - Пенза 2013. — с. 125-128.

48. Костогрызов А.И., Петухов А.В., Щербина А.М. Основы оценки, обеспечения и повышения качества выходной информации в АСУ организационного типа. - М.: «Вооружение. Политика. Конверсия», 1994.

49. Шныров В.Г., Радугина О.П. Проблемы использования формальных методов и вычислительных процедур при разработке методического обеспечения исследования вопросов безопасности воздушного-движения. // Научный вестник МГТУ ГА серия «Информатика, Прикладная математика», № 65.-М.: МГТУ ГА, 2003.

50. Глаговский К.А., Ленина И.Б., Плешаков К.В., Рудельсон Л.Е. Метод ускорения поиска потенциальных конфликтных ситуаций. // Научный вестник МГТУ ГА № 171. -М.: МГТУ ГА, 2011.

51. Дегтярев О.В., Кан А.В., Орлов В.С. Проблемы моделирования процессов выполнения управляемых потоков воздушного движения и пути их решения. Сб.трудов «Имитационное моделирование. Теория и практика» ИММОД-2005., т.П, 2005.

52. Heinz Erzberger, Russell A. Paielli, Douglas R. Isaacson, and Michelle M. Eshowl. Conflict Detection and Resolution In the Presence of Prediction Error, lst USA/Europe Air Trafile Management R&D Seminar, Saclay, France, June 17-20, 1997

53. Соломенцев В.В., Спрысков В.Б., Кузнецов C.B. Анализ основных различий международных и российских правил эшелонирования воздушных судов при пересечении занятых эшелонов и маршрутов с использованием системы наблюдения обслуживания воздушного движения // Научный Вестник МГТУ ГА № 180, ISBN 978-5-86311-8338, Москва 2012

54. Кузнецов C.B., Спрысков В.Б. Прикладные задачи обоснования минимальных интервалов эшелонирования воздушных судов с использованием системы наблюдения ОВД в соответствии с отечественными и международными правилами // Научный вестник «НИИ Аэронавигации» № 11 Организации воздушного движения. Использование воздушного пространства. Безопасность полетов, ISSN 1992-4860, Москва 2012

55. Кузнецов C.B., Спрысков В.Б. Сравнение российских и международных правил эшелонирования ВС при использовании системы наблюдения

. , обслуживания воздушного движения по критерию безопасности полетов // Научный вестник «НИИ Аэронавигации» № 12 Управление воздушным движением, навигация, наблюдение посадка и связь. Безопасность полетов, ISSN 1992-4860, Москва 2013

56. Методика оценки и обоснование нормативов загруженности диспетчеров и пропускной способности секторов УВД. - М.: ГосНИИ «Аэронавигация, 2003.

57. Спрысков В.Б., Федоров Ю.М., Щербаков JI.K. Проблема обоснования национального целевого уровня безопасности полетов ВС при ОрВД и возможные пути ее решения в Российской Федерации. // Научный вестник МГТУ ГА, серия «Эксплуатация воздушных судов. Безопасность полетов», № 63. - М.: МГТУ ГА, 2003.

58. Taxa. X. Введение в исследование операций. - М.: Мир. 1985

59. Сакач Р.В., Зубков Б.В. Организация безопасности полетов в гражданской авиации. - М.: МИИГА. 1988.

60. Методика расчета нормативной пропускной способности (НПС) секторов ОВД РФ. Утверждена распоряжением министерства ГА СССР от 1.10.1981 г. № 3.15-257 (действовала до 1.07. 2003 г.).

61. Рудельсон Л.Е., Черников П.Е. Распределение данных при взаимодействии диспетчеров государственной и гражданской авиации. // Научный вестник МГТУ ГА, № 136 - М.: МГТУ ГА, 2008.

62. Быкова В.В., Перебейнос C.B., Рудельсон Л.Е., Черникова М.А., Черников П.Е.. Компьютерная поддержка интегрированной технологии планирования использования воздушного пространства. // Научный вестник МГТУ ГА, № 157. - М.: МГТУ ГА, 2010.

63. Производство полетов воздушных судов. - Международная организация гражданской авиации (ИКАО), 2006. - 386 с.

64. GRIB - Wikipedia, the free encyclopedia //

\ • http://en.wikipedia.org/wiki/GRTB .,

65. Розенфельд Б. А., Сергеева H. Д. Стереографическая проекция. Серия «Популярные лекции по математике», вып. 53. М.: Наука, 1973.

66. Новиков П. В., Ривкин А. М., Арутюнян Д. В. Алгоритм построения уточненной 4D траектории полёта воздушного судна. // Прикаспийский журнал : Управление и Высокие Технологии №1 (21), 2013.

67. Новиков П. В. Алгоритм высокоточных вычислений метео-добавки скорости ветра для участка полета воздушного средства. // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана № 11,2011.

68. Ривкин А. М. Модель полёта воздушных судов.на эшелоне. // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана № 11, 2011.

69. Ривкин А. М., Арутюнян Д. В. Оптимизация использования воздушного пространства при помощи метеоинформации по grib. // Молодежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н. Э. Баумана № 10, 2012

70. Новиков П. В., Арутюняи Д. В. Скоростной интерполяционный алгоритм вычислений метео - добавки скорости ветра для участка полета ВС. // Сборник трудов молодежной международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы». М., 2012. С. 41-45.

71. Trygve М. Н. Reenskaug/MVC XEROX PARC 1978-79

72. Дегтярев О.В. Методические и алгоритмические вопросы построения четырехмерных маршрутов магистральных самолетов. // Известия РАН. Теория и системы управления. - 2006. - N 5. - С. 110-124

73. Бабаева С.И. Методы оперативного регулирования потоков воздушных судов при изменении условий выполнения полетов в автоматизированной системе управления воздушным движением: Дис... канд. техн. наук. - М., 2006. - 147 с.