Влияние технического состояния радионавигационного оборудования, воздействующих на него радиопомех и ошибочных оценок воздушной ситуации на радионавигационное обеспечение полетов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.13, кандидат технических наук Стаднюк, Алексей Петрович

• Стаднюк, Алексей Петрович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Стаднюк, Алексей Петрович

Введение

1.Влияние технического состояния радионавигационного оборудования и воздействующих на него радиопомех на радионавигационное обеспечения полетов.

1.1.Влияние процесса УВД на показатели безопасности полетов.

1.2. Допустимые области точностных характеристик радионавигационных систем.

1.3.Обеспечение навигационной информацией.

1 АОграничения, накладываемые на точностные характеристики радионавигационных систем.

1.5.Влияние технического состояния радионавигационного оборудования и воздействующих на него радиопомех на точность навигационного обеспечения полетов воздушных судов.

1.6.Выводы к главе 1.

2.Влияние ошибочных оценок ситуации со стороны служб УВД на радионавигационное обеспечения полетов.

2.1 .Пропуск потенциального конфликта и оценка его вероятности.

2.2,Ошибки при прогнозе развития потенциальноконфликтных ситуаций и оценка их вероятности.

2.3 .Недопустимые временные задержки при передаче информации и оценка вероятности их возникновения.

2.4.Выводы к главе 2.

З.Оценка качества функционирования радионавигационных систем при их эксплуатации.

3.1.Радионавигационные системы и комплексы, как объекты статистической аттестации.

3.2,Основные параметры и оценка качества функционирования радионавигационных систем.

3.3.Основные параметры, характеризующих условия эксплуатации радионавигационных систем.

3.4.Статистическая аттестация радионавигационных систем и комплексов.

3.5.Выводы к главе 3.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние технического состояния радионавигационного оборудования, воздействующих на него радиопомех и ошибочных оценок воздушной ситуации на радионавигационное обеспечение полетов»

Мировая гражданская авиация, в том числе и отечественная, все более и более оснащается новыми сложными радиотехническими системами (РТС) и комплексами (РТК), включающими в себя радиолокационное, радионавигационное и связное оборудование, созданными на основе самых последних достижений науки, техники и технологии. Кроме того, повсеместное увеличение интенсивности воздушного движения (ИВД) вызывает резкое увеличение нагрузки на службы УВД. В этих условиях качество функционирования .радиотехнического оборудования, и в первую очередь радионавигационного оборудования, в значительной, если не в решающей, степени влияет и на организацию воздушного движения, и на безопасность полетов. Однако даже при самом совершенном радиоэлектронном оборудовании (РЭО) возникают ситуации, когда экипаж воздушного судна, осуществляя пилотирование строго по показаниям приборов, выводит воздушное судно на грань или даже за грань авиационного происшествия. Одной из объективно возникающих причин таких ошибок экипажа является воздействие на радионавигационную аппаратуру других радиотехнических устройств, являющихся источником непреднамеренных помех, воздействующих.

Необходимо отметить также, что далеко не всегда тактико-технические характеристики РТС и РТК, указанные в паспортных данных предприятий-изготовителей, соответствуют тем, которые реально имеют место в условиях эксплуатации. Это связано, во-первых, с особенностями конкретного размещения радиотехнического оборудования на местности, во-вторых, со спецификой функционирования РТС и РТК в изменяющихся условиях эксплуатации. Под термином "изменяющиеся условия эксплуатации" следует понимать все многообразие факторов, которые влияют на условия функционирования радиотехнического оборудования. При этом, прежде всего, следует выделить три фактора. К первому из них следует отнести электромагнитную обстановку в зоне действия конкретной РТС, которая может существенно изменяться как в течение времени года и времени суток, так и по ряду многих иных причин. Вторым существенным фактором является изменение значений информационных параметров принимаемых радиотехнических сигналов, вызванных изменением помеховой обстановки в зоне действия РТС и РТК. Наконец, к третьему фактору следует отнести действия служб УВД, которые при неверной оценке ситуации с их стороны могут иметь катастрофические последствия.

Таким образом, задача обеспечения требуемого качества функционирования радионавигационного обеспечения полетов в изменяющихся условиях эксплуатации, обусловленных наличием мешающих отражений, и ошибочных оценок ситуации со стороны служб, обеспечивающих организацию и непосредственное управление воздушным движением, а именно этим проблемам посвящена диссертационная работа, является актуальной научной и прикладной задачей, имеющей важное хозяйственное значение.

Целью работы является разработка методов оценки качества функционирования радионавигационных систем в изменяющихся условиях эксплуатации и оценки влияния на точностные характеристики их технического состояния, а также имеющих место радиопомех и ошибочных оценок ситуации при УВД.

Поставленная цель достигается путем решения следующих основных задач:

1.Анализа влияния процессов УВД на показатели безопасности полетов.

2.Анализа факторов, влияющих на эффективность радионавигационного обеспечения полетов ВС и выбора показателей эффективности.

3.Оценки влияния на точностные характеристики радионавигационного оборудования их технического состояния и воздействующих на них радиопомех.

4.0пределения аналитической зависимости между ошибкой оценивания навигационных параметров и воздействующих на датчики радионавигационного комплекса помех и отклонений его параметров от номинальных.

5.Анализа возможных ошибочных оценок ситуаций службами УВД, приводящих к потенциально-конфликтным ситуациям.

6.Расчета вероятностей перерастания потенциально конфликтных ситуаций в катастрофические.

7.Разработки методов статистической аттестации радионавигационного оборудования на основе оценок характеристик электромагнитной обстановки и информационных параметров сигнала.

На защиту выносится

1.Оценка влияния технического состояния радионавигационного оборудования и воздействующих на него радиопомех на радионавигационное обеспечения полетов.

2.Анализ влияния ошибочных оценок ситуации со стороны служб УВД на радионавигационное обеспечения полетов.

3.Оценка качества функционирования радионавигационных систем в изменяющихся условиях эксплуатации

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые: -предложены методы оценки функционирования радионавигационных систем в изменяющихся условиях эксплуатации;

-разработаны методы статистической аттестации радионавигационных систем на основе оценок характеристик электромагнитной обстановки и информационных параметров сигналов;

-установлена прямая функциональная связь между ошибкой оценивания навигационных параметров с характеристиками помех, воздействующими на датчики радионавигационного комплекса, и характеристиками отклонений их параметров от номинальных значений;

-разработан метод расчета риска столкновений ВС по значениям вероятностей опасных сближений;

-обоснована динамическая модель оценивания вероятности пропуска службами УВД развития потенциально конфликтной ситуации.

Практическая значимость работы состоит в том, что ее результаты позволяют:

-проводить оценку навигационных ошибок, возникающих вследствие воздействия на радионавигационную систему непреднамеренных помех от различных радиотехнических устройств и сигналов, отраженных от местных предметов;

-использовать для практических расчетов показатели безопасности полетов, связанные с процессами УВД;

-находить вероятность пропуска службами УВД ситуации, связанной с развитием потенциально конфликтной ситуации;

-количественно оценивать качество функционирования радионавигационных систем в различных условиях эксплуатации;

-проводить статистическую аттестацию РТС на основе анализа характеристик электромагнитной обстановки и информационных параметров сигналов.

Апробация.

Основные результаты работы докладывались на международных научно-технических конференциях «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» (М., 2006г., 2008г.). Кроме того, материалы диссертации неоднократно докладывались на межкафедральных семинарах в МГТУ ГА.

Результаты работы опубликованы в 5 статьях автора (все в изданиях, включенных ВАК в список изданий для публикаций материалов диссертаций).

Внедрение.

Основные результаты работы нашли применение в разработках предприятий МКБ "Компас", "Интеррадио" и ЦНИИ "Радиосвязь", в НИР, проводимых в МГТУ ГА в 2006-2008 г.г., а также в учебном процессе МГТУ ГА, о чем имеются соответствующие акты о внедрении.

Структура работы.

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и содержит 136 стр. текста, 31 рис., 4 таблицы. Список литературы содержит 82 наименования.

Заключение диссертации по теме «Навигация и управление воздушным движением», Стаднюк, Алексей Петрович

3.5.Выводы к главе 3 В ходе исследований, представленных в третьей главе были получены следующие основные результаты:

1.Показано, что радионавигационные системы и комплексы в определенном смысле можно рассматривать, как измерительные системы.

2.Введены показатели эффективности использования РНС по назначению и показатели качества функционирования РНС в различных условиях эксплуатации (идеализированных, типовых и изменяющихся)

3.Получены соотношения для определения оценок информационных параметров принимаемых сигналов и для оценок параметров, характеризующих условия эксплуатации РТС.

4.Проведен расчет вероятности аномальных ошибок при выделении информационных параметров и сформулированы условия, когда этими ошибками можно пренебречь.

5.Проведен анализ влияния коррелированных шумов на процесс статистической аттестации РТС.

6.Найдено выражение для функции правдоподобия при совместной оценке информационных параметров и характеристик электромагнитной обстановки

7.Проведен анализ качества функционирования РНС в изменяющихся условиях эксплуатации.

8.Определена дисперсия оценки доплеровской частоты, определяемой в различных условиях эксплуатации РНС.

9.0пределен коэффициент снижения качества функционирования PJIC при наличии внешних помех с неизвестной интенсивностью.

Полученные результаты позволяют сделать следующие вывод ы:

1.Поскольку практически все типы РНС можно рассматривать, как измерительные системы, основополагающим фактором, определяющим качество функционирования РНС, следует рассматривать ошибки оценки выделяемых параметров.

2.В процессе эксплуатации РНС необходимо непрерывно выполнять оценку условий, в которых функционирует данная РНС, т.к. изменяющиеся условия эксплуатации могут далеко не соответствовать типовым, что приведет к возможному невыполнению РТС своих заданных функций.

3.В конкретных условиях эксплуатации оценка качества функционирования РНС может выполняться по всем информационным параметрам радиосигнала с помощью соответствующей матрицы ковариаций, а сравнение качества функционирования РТС в различных условиях эксплуатации следует проводить с помощью выбранного для данной РНС определяющего параметра.

4.Увеличение отношения сигнал/шум практически не влияет на дисперсию оценки доплеровской частоты в радионавигационной системе при малом значении времени корреляции сигнала. При малом времени корреляции полезного сигнала статистическая аттестация радионавигационной системы доплеровского типа может выполняться в типовых условиях эксплуатации, т.е. без учета влияния внешних воздействий, обусловленных электромагнитной обстановкой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе проведенного анализа -влияния процессов УВД на показатели безопасности полетов, -факторов, определяющих эффективность радионавигационного обеспечения полетов ВС,

-влияния электромагнитной обстановки на функционирование радионавигационного оборудования,

-влияния на точностные характеристики радионавигационного оборудования их технического состояния и воздействующих на него радиопомех,

-ошибочных оценок ситуаций службами УВД на возникновение потенциально-конфликтных ситуаций, а также путем

-обоснования и выбора показателей эффективности функционирования радионавигационного оборудования в изменяющихся условиях эксплуатации,

-расчета вероятностей возникновения потенциально-конфликтных ситуаций и перерастания их в опасные и катастрофические,

-определения аналитической зависимости между воздействующими на датчики радионавигационного комплекса помех и отклонений его параметров от номинальных с ошибкой оценивания навигационных параметров,

-разработки методов статистической аттестации радионавигационного оборудования на основе оценок характеристик электромагнитной обстановки и информационных параметров сигнала разработаны методы оценки качества функционирования радионавигационных систем в изменяющихся условиях эксплуатации и оценки влияния на точностные характеристики их технического состояния, а также имеющих место радиопомех и ошибочных оценок ситуации при управлении воздушным движением, что соответствует поставленной цели диссертационной работы.

В ходе выполнения работы были получены следующие новые научные результаты:

-предложены методы оценки функционирования радионавигационных систем в изменяющихся условиях эксплуатации;

-разработаны методы статистической аттестации радионавигационных систем на основе оценок характеристик электромагнитной обстановки и информационных параметров сигналов;

-установлена прямая функциональная связь между ошибкой оценивания навигационных параметров с характеристиками помех, воздействующими на датчики радионавигационного комплекса, и характеристиками отклонений их параметров от номинальных значений.

-разработан метод расчета риска столкновений ВС по значениям вероятностей опасных сближений;

-обоснована динамическая модель оценивания вероятности пропуска службами УВД развития потенциально конфликтной ситуации.

Полученные результаты позволяют:

-проводить оценку навигационных ошибок, возникающих вследствие воздействия на радионавигационную систему непреднамеренных помех от различных радиотехнических устройств и сигналов, отраженных от местных предметов.

-использовать для практических расчетов показатели безопасности полетов, связанные с процессами УВД;

-оценивать вероятность пропуска службами УВД ситуации, связанной с развитием потенциально конфликтной ситуации;

-количественно оценивать качество функционирования радионавигационных систем в различных условиях эксплуатации;

-проводить статистическую аттестацию РТС на основе анализа характеристик электромагнитной обстановки и информационных параметров сигналов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Стаднюк, Алексей Петрович, 2008 год

1.Автоматизация процессов управления воздушным движением. Под ред. Г.А. Крыжановского. -М.: Транспорт, 1981. - 400 с.

2. Автоматизированные системы управления воздушным движением. Справочник. Под ред. В.И. Савицкого -М.: Транспорт, 1986. 192 с.

3. Агаджанов П. А., Воробьев В.Г. и др. Автоматизация самолетовождения и управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1980.-357 с.

4. Айзинбуд С.Я., Айзинбуд К.С. Катастрофы на транспорте. Ростов-на-Дону 1993.

5. Анодина Т.Г., Володин С.В. и др. Управление воздушным движением. М.: Транспорт, 1988. - 229 с.

6. Анодина Т.Г., Кузнецов А.А., Маркович Е.Д. Автоматизация управления воздушным движением. -М.: Транспорт, 1992. -280 с.

7. Белогородский C.JI.O некоторых вопросах предпосадочного маневрирования. М.; ОНТЭИ ГОСНИИГА, 1984. - 35 с.

8. Белогородский С.Л. Автоматизация управления посадкой самолета. -М.; Транспорт, 1972, 352 с.

9. Белогородский С.Л. Вопросы эффективности операции посадки самолетов в сложных метеорологических условиях // Труды ГОСНИИГА. -1994.-Вып. 103.-с. 5-71.

10. Ю.Белогородский С.Л. и др. Определение показателей эффективности технических средств захода на посадку // Труды ГОСНИИГА. -1999. -Вып. 179,-с. 36-43.

11. П.Болтачев В.Ю. Хариков А.А. Лосева Н.Б. Катастрофы при посадке воздушных судов. В сб.: Авиационные происшествия, связанные с недостатками в УВД. М., ГосНИИ "Аэронавигация", 1995. 205 с.

12. Бронштейн И.Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов, 13-е изд. М.: Наука 1986. - 544 с.

13. Воздушный Кодекс Российской Федерации. Закон РФ №60-ФЗ 19.03.1997.

14. И.Воробьев В.Г., Кузнецов С.В. Автоматическое управление полетом самолетов. М.: Транспорт, 1995.-448 с.

15. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. — М.: ИПРЖР, 1998.-211с.

16. Документ 8168 ОПС/611: Правила аэронавигационного обслуживания: Производство полетов воздушных судов. Т. 1,2. -ИКАО, 1992.

17. Иванов В.И., Гордиенко В.К. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи информации. — М.: Радио и связь, 1995. — 232 с.

18. Игнатов В.А., Конахович Г.Ф. и др. Принципы построения и эксплуатация систем связи воздушных судов. — Киев: КИИГА, 1988. — 172 с.23 .Информационный отчет по безопасности полетов в Международном аэропорту Шереметьево за 1996 год.-М. Д997.

19. Конвенция о международной гражданской авиации. Монреаль.

20. Красовский Н.Н. Игровые задачи о встрече движений. М.: Наука, 1970.-420с.

21. Крыжановский Г.А. Введение в прикладную теорию УВД. — М.: Машиностроение, 1984.

22. Крыжановский Г.А., Солодухин В.А. Методы автоматизации процессов УВД. М.: Транспорт, 1986. —

23. Крыжановский Г.А., Черняков М.В. Оптимизация авиационных систем передачи данных. М.: Транспорт, 1986. —

24. Кузьмин Б.И. Сети и системы авиационной цифровой электросвязи:

25. Концепция ИКАО CNS/ATM. М.: С-Пб.: Госкорпорация по ОВД, 1999г. -306с.

26. Кузьмин Б.И. Сети и системы авиационной цифровой электросвязи:

27. Международная авиационная сеть ATN. — М.- С-Пб.: Госкорпорация по ОВД, 2000г. 260с.

28. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. В 3-х кн. М.: Северное радио, 1974- 1976. - 726 е., 504с., 288 с.

29. Логвин А.И., Орлов О.Е. Спутниковые системы навигации и связи для УВД. -М.: РИО МГТУ ГА, 2002. 64 с.

30. Мерсер Д. Количественное изучение захода на посадку по приборам // Вопросы радиолокационной техники. -1984, № 6. -С, 120 -148.

31. Методика определения минимумов для взлета и посадки воздушных судов гражданской авиации. М.: Воздушный транспорт, 1998.-208 с.

32. Оуэне Ч.А. Летная эксплуатация: Организация работы экипажа/ пер. с анг. И.М. Алявдина. М.; Транспорт, 1987, -237 с.

33. Поправки 76 и 79 к Международным стандартам и рекомендуемой практике (SARPS), ИКАО, 2001г.