авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

«ФГУП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ «АЭРОНАВИГАЦИЯ» ISSN 1992-4860 СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ ...»

-- [ Страница 2 ] --

1) Глобальная навигационная 3) Бортовое спутниковая система оборудование ГНСС (ГЛОНАСС, GPS, ГАЛИЛЕО, и т.п.) Канал передачи Канал передачи локальных корректирующей поправок ГНСС информации для группировки СНС Командно измерительная 2) Локальная станция контроля контрольно параметров корректирующая группировки СНС станция ЛККС Рис. 3. Структурная схема ГНСС с дополнением ЛККС Система посадки на основе ГНСС с функциональным дополнением ЛККС состоит из следующих частей:

- Глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС, GPS, ГАЛИЛЕО и т.п.), содержащей спутниковую навигационную группировку и командно-измерительные станции (КИС) контроля параметров группировки. Составные части ГНСС обеспечивают её функционирование в соответствии с требованиями, заданными для данной Системы;

- ЛККС (наземное дополнение ГНСС);

- бортовое оборудование спутниковой навигации с функцией приёма и обработки ин формации ЛККС.

Для приведения параметров Глобальной навигационной спутниковой системы к требованиям системы точного захода на посадку гражданской авиации - ЛККС принимает навигационные данные ГНСС и вырабатывает следующую информацию:

- корректирующую информацию к данным ГНСС, обеспечивающую существенное по вышение точности определения координат ВС;

- сведения о надёжности навигационной информации;

- траекторию захода ВС.

Принимая навигационные данные от Спутниковой группировки и поправки от ЛККС, бортовая система ВС определяет точное местоположение. Имея данные о точном местоположении судна и информацию о траектории захода в единой системе координат, бортовая система ВС формирует на индикаторах отклонения от заданного пути в 34 Клещинов М.В., Никушенко С.П., Сабуров С.Н., Синельников В.В.

горизонтальной (по курсу), вертикальной (глиссадной) плоскостях и дальности.

Принимаемые от ЛККС сведения о надёжности навигационной информации формируют сигнал «готовность», т.е. информируют о возможности использования навигационной информации (индицируемых отклонениях и удалении).

Таким образом, использование навигационной информации ЛККС экипажами воздушных судов производится аналогично использованию информации от традиционной системы посадки типа ИЛС: пилотам поступает навигационная информация – отклонения от курсовой и глиссадной линий, удаление, а также данные о возможности использования навигационной информации – готовность.

Автоматическое зависимое наблюдение Автоматическое зависимое наблюдение (рис. 4) предназначено для передачи навигационных данных воздушного судна на землю (службам ОрВД) и другим окружающим судам. Для АЗН-В с линией передачи данных типа 4 (на рис. – «Наземная станция VDL-4») воздушные суда могут также принимать информацию с земли и от других бортов.

Рис. 4. Структурная схема ГНСС с дополнением АЗН Отличительной особенностью АЗН-В от ККС в части обеспечения навигации является то, что наземные дополнения не передают траекторий движения ВС. Данная информация, как правило, берётся из бортовых электронных справочников. Если АЗН-В сопряжено с ККС, то по ЛПД типа 4 может передаваться на борт ВС соответствующие поправки и данные траекторий.

4. Правила лётных проверок в международной и Российской практике И в мировой практике, и в России обеспечение единообразия, т.е. качества, организации и обслуживания воздушного движения отнесено к важной составляющей обеспечения безопасности и регулярности полётов гражданской авиации. В «инструктивном материале»

ИКАО отмечается необходимость принятия эффективных мер по обеспечению единообразия (качества) аэронавигационных сигналов. Такое качество достигается путём формирования надлежащей политики и применения принципов и практики, предотвращающих появление Создание аппаратуры лётного контроля для исследований … факторов, которые могут привести к авиационным происшествиям.

Обеспечение принятого международной практикой качества предполагает комплекс мероприятий, таких как создание системы документирования, метрологического контроля, организация наземных, лётных проверок и т.п., т.е. создание соответствующей отраслевой нормативной базы. Таким образом, обеспечение единообразия ОрВД осуществляется как организационными, так и техническими методами, в частности – определением количественных требований к параметрам средств аэронавигации. В этом случае одной из важнейших составляющих обеспечения единообразия организации и обслуживания воздушного движения становится лётный контроль средств аэронавигации, т.е.

количественное определение значений параметров средств аэронавигации в реально эксплуатируемом воздушном пространстве.

При этом необходимо особо отметить, что «инструктивный материал» ИКАО указывает на наличие зависимости многих требований к лётному контролю средств аэронавигации: от стабильности работы оборудования, степени контроля метеорологических условий, квалификации инженерно-технического персонала, наличия резервного оборудования и других национальных особенностей организации воздушного движения. В силу многих связанных с проведением лётного контроля факторов, характерных для каждого конкретного государства, отсутствуют единые международные требования к лётному контролю средств аэронавигации.

Разработка и внедрение в ГА РФ оборудования для навигации (наблюдения) и посадки ВС с использованием дополнений ГНСС делает необходимым формирование отраслевого контроля параметров перспективных средств аэронавигации на уровне не хуже минимально определённого ИКАО.

5. Основные результаты научно-исследовательских работ по созданию лабораторной базы для исследований и испытаний перспективных аэронавигационных средств по состоянию на 2011 г.

Государством в качестве основных задач аэронавигационной системы России определены:

- безопасность и эффективность;

- единство, совместимость с международными правилами.

Учитывая приоритет международных стандартов в организации воздушного движения гражданской авиации, важнейшей задачей разработки новой нормативной базы является гармонизация национальных нормативных документов с международными стандартами и применяемой практикой.

В связи с вышесказанным целью выполнения научно-исследовательской работы явилось обеспечение внедрения в гражданской авиации России основ по контролю аэронавигационных сигналов:

- разработка методологии и методик лётных проверок перспективных аэронавигацион ных средств и систем;

- научно-техническое сопровождение создания лабораторной базы.

В рамках поставленных целей в период с 2007 по 2010 гг. проведены следующие работы:

а) разработаны требования к лётным проверкам ЛККС и АЗН-В. В рамках данных исследований:

- проведён анализ международных стандартов и существующей практики в части лётных проверок ЛККС и систем АЗН-В;

- проведён анализ характеристик ЛККС, АЗН-В и определён перечень параметров, влияющих на достоверность информации, используемой потребителями и подлежащих летному контролю в ГА РФ;

- разработаны требования к лётным проверкам ЛККС и АЗН-В;

36 Клещинов М.В., Никушенко С.П., Сабуров С.Н., Синельников В.В.

б) подготовлен проект дополнений действующих ФАП по лётным проверкам в части ЛККС и АЗН-В:

на основании ранее проведённых работ разработаны предложения дополнения ФАП по лётным проверкам ГА РФ (приказ Минтранса РФ от 18.01.2005 г. №1) в части ЛККС и АЗН-В.

5.1. Лётные проверки ЛККС Основным принципом контроля качества перспективных аэронавигационных средств в ИКАО является контроль дополнений ГНСС. Спутниковая навигационная группировка в рамках гражданской авиации проверкам не подлежит.

В соответствии со Стандартами ИКАО нормированные в них радионавигационные средства, включая ЛККС, периодически подвергаются лётным проверкам1. В соответствии с практикой ИКАО, для перспективных средств точного захода на посадку рекомендуется проведение периодических лётных проверок с номинальным интервалом2 12 мес. При этом необходимо учитывать, что данное аэронавигационное средство вводится в ГА РФ впервые, то есть необходим его более полный, всесторонний отраслевой контроль в первые годы эксплуатации, призванный на практике подтвердить теоретические наработки.

Основой для разработки требований к лётной проверке ЛККС стали Стандарты ИКАО и международная практика. Стандартами ИКАО установлены следующие требования к ЛККС:

- требования к передаваемым данным (обязательный состав радиопередачи данных, точное соответствие содержания сообщений ЛККС и минимальная частота радиопередачи данных в каждой точке зоны действия);

- требования к линии передачи данных (несущая частота, её стабильность, напряжен ность поля и поляризация РЧ-сигнала линии передачи данных);

- требования к зоне действия ЛККС;

- требования к погрешности местоположения элементов ЛККС (фазового центра антен ны GBAS и опорной точки FAS);

- требования к контролю информационных характеристик (целостности источников дальномерных сигналов GNSS, временного интервала TDMA и уровня передаваемой мощности ОВЧ-передатчика);

- помехоустойчивость.

Корректирующая информация о СНС-координатах, передаваемая ЛККС, должна иметь следующие эксплуатационные характеристики (параметры):

- точность ( значение вклада наземной подсистемы);

- целостность (риск потери целостности для наземной подсистемы ЛККС при точном заходе на посадку по I категории);

- непрерывность обслуживания (непрерывность обслуживания, предоставляемого назем ной подсистемой ЛККС).

Параметры ЛККС, для которых Стандартами ИКАО установлены требования о соответствии в зоне действия могут быть подтверждены только в рамках лётной проверки.

На основании этого ФГУП ГосНИИ «Аэронавигация» было предложено при лётных проверках ЛККС проверять следующие параметры:

- зона действия (в горизонтальной плоскости, в вертикальной плоскости, напряженность поля);

- точность параметров траектории конечного участка захода на посадку (по боковому отклонению, дальности, по вертикали, углу глиссады, высоте опорной точки);

- правильность информации сообщений, передаваемых на борт ВС (идентификатор ЛККС, сообщение типа 2, параметры конечного участка захода на посадку).

[4];

п.2.2.1;

стр.2-3.

[7];

п.1.15.3;

стр.1-10.

Создание аппаратуры лётного контроля для исследований … В случае использования на аэродроме ЛККС совместно с традиционной РМС, крайне важным в таком случае является оценка идентичности траекторий захода на посадку с использованием РМС и ЛККС.

5.2. Лётные проверки АЗН-В АЗН-В обеспечивает информирование окружающих ВС и диспетчеров ОрВД о состоянии данного ВС. Линии передачи данных, используемые АЗН-В, позволяют реализовать ряд иных функций по сравнению с ЛККС. АЗН-В применяется для обслужи вания в континентальных районах на дальности прямой видимости до 300 км.

Для АЗН-В, как для системы воздушной передачи данных, имеет смысл нормирование зоны действия, в которой обеспечивается устойчивый приём передаваемой по воздуху без ошибок информации. ИКАО определены следующие требования к АЗН-В:

- правильность информации сообщений, передаваемых с борта ВС;

- требования к ЛПД (несущая частота, её стабильность);

- требования к зоне действия на трассе, орбите и участке захода на посадку.

С учетом ранее сказанного, в соответствии со стандартами ИКАО и особенностями эксплуатации, предлагается при лётных проверках АЗН-В проверять следующие параметры:

- зоны действия по «радиалу» (участку захода на посадку);

- зоны действия по трассе;

- правильность информации сообщений, передаваемых с борта ВС.

5.3. Дополнения в ФАП по лётным проверкам в части ЛККС и АЗН-В На основании проведённых работ, в 2010 г. был разработан проект изменений действующих Федеральных авиационных правил по лётным проверкам в части:

- возможности использования рейсовых (специально выделенных) ВС;

- из программ лётных проверок исключён объём, который определяется исходя из возможностей применяемых АСЛК;

- лётные проверки дополнены перспективными средствами ЛККС и АЗН-В;

- определены требования к результатам лётных проверок.

Созданный проект нормативной базы имеет следующие преимущества:

- основывается на самых передовых международных нормативах и методах;

- учитывает особенности современной материально-технической базы ГА РФ и перспек тивы её развития.

6. Перспективы создания лабораторной базы: проблемы, пути решения В гражданской авиации России активно внедряются новые аэронавигационные средства.

Внедрение новой материальной базы ставит целый комплекс вопросов по обеспечению принятого уровня качества создаваемой техники и её эксплуатации в гражданской авиации.

Один из важнейших моментов – необходимость учёта национальных особенностей ОрВД конкретного государства. Решение этих вопросов предполагает разработку отраслевых нормативов по созданию и эксплуатации новых средств, апробацию (опытную эксплуатацию) созданных нормативов для принятия решения о внедрении в гражданской авиации нового аэронавигационного комплекса. Обеспечение принятого уровня качества невозможно без научно-методического сопровождения головной научной организации в области ЕС ОрВД.

Для любого радиотехнического оборудования, устанавливаемого на аэродромах, используемых гражданскими ВС, Воздушным кодексом РФ и соответствующими федеральными авиационными правилами установлены определённые требования годности к эксплуатации. ФАП РТОП и Стандартами ИКАО для радионавигационных средств предусмотрен лётный контроль с целью подтверждения пространственных характеристик установленным требованиям. Разработанные проекты нормативной базы для перспективных аэронавигационных средств позволят обеспечить проведение лётного контроля ЛККС I категории и АЗН-В с получением единообразных результатов.

38 Клещинов М.В., Никушенко С.П., Сабуров С.Н., Синельников В.В.

Данная нормативная база определяет требования к перспективным средствам: правила ввода в эксплуатацию и эксплуатации – периодичность лётных проверок и соответствующие программы периодических лётных проверок. Вместе с тем, основополагающим фактором качества выполняемых работ является инструмент, с использованием которого проводятся эти работы, т.е. аппаратура лётного контроля. Хотя в проведённых ФГУП ГосНИИ «Аэронавигация» работах затронуты основные требования к аппаратуре лётного контроля перспективных аэронавигационных средств, действующая нормативная база ГА РФ не содержит каких-либо конкретных требований. В соответствии с Воздушным кодексом РФ авиационная техника и персонал подлежат обязательной сертификации. Ни сертификационных (квалификационных) требований к аппаратуре лётного контроля, ни к персоналу, её эксплуатирующему, в гражданской авиации (ГА) России не было и нет.

Важным этапом совершенствования нормативно-правовой базы ГА РФ является разработка таких сертификационных требований.

Следующим шагом является опытная эксплуатация как самих аэронавигационных средств, так и аппаратуры её лётного контроля. На этом этапе происходит практическая оценка полноты и качества созданных документов и материальной базы. Конечным результатом таких работ должны быть предложения по корректировке документации и аппаратуры с рекомендациями о внедрении в гражданской авиации России.

Исходя из этого, для создания новой лабораторной базы в дальнейшем требуется проведение следующих работ:

1) разработка сертификационных требований к АСЛК в ГА РФ;

2) разработка сертификационных требований к персоналу, эксплуатирующему АСЛК;

3) проведение оценки (испытаний) созданных комплексов лётного контроля перспективных аэронавигационных средств на соответствие установленным требованиям;

4) сопровождение опытной эксплуатации в ГА РФ перспективных аэронавигационных средств и аппаратуры лётного контроля;

5) проведение оценки созданной нормативно-технической документации по результатам опытной эксплуатации и разработка предложений о внедрении в ГА РФ.

ЛИТЕРАТУРА 1. Воздушный кодекс Российской Федерации: Федер. закон Российской Федерации от 19.04.1997 г.

№ 60-ФЗ.

2. Радиотехническое обеспечение полётов воздушных судов и авиационная электросвязь // Федеральные авиационные правила: утв. приказом Федеральной аэронавигационной службы России от 26.11.2007 № 115.

3. Лётные проверки наземных средств радиотехнического обеспечения полётов, авиационной электросвязи и систем светосигнального оборудования аэродромов гражданской авиации // Федер.

авиационные правила: утв. приказом Министерства транспорта Российской Федерации от 18.01.2005 г. № 1.

4. Приложение 10 к Конвенции о международной гражданской авиации: Авиационная электросвязь // Радионавигационные средства. - 6-е изд. с поправками 1…84 (19/11/2009). - ИКАО, 2006. – Т. I.

5. Приложение 10 к Конвенции о международной гражданской авиации: Авиационная электросвязь // Системы связи. - 2-е изд. с поправками 1…83 (20/11/2008). - ИКАО, 2007. – Т. III.

6. Doc 8071. Руководство по испытаниям радионавигационных средств // Испытания наземных радионавигационных систем. - 4-е изд. - ИКАО, 2000. – Т. 1.

7. Doc 8071. Руководство по испытаниям радионавигационных средств // Испытания спутниковых радионавигационных систем. - 5-е изд. – ИКАО, 2007. – Т. 2.

8. Doc 9694-AN/995. Руководство по применению линий передачи данных в целях обслуживания воздушного движения. - 2-е изд. – ИКАО, 1999.

9. Дупиков В.В., Кузнецов С.В., Тараканов А.А. Анализ характеристик поля наблюдения системы «Москва-АЗН» // Научный вестник ФГУП ГосНИИ «Аэронавигация». - 2009. - № 9.

Создание аппаратуры лётного контроля для исследований … Сведения об авторах Клещинов Михаил Васильевич, 1943 г. р., окончил МГУ им. М.В.Ломоносова (1968), старший научный сотрудник ГосНИИ «Аэронавигация», автор более 80 научных работ, область научных интересов – организация воздушного движения (ОрВД), лётные проверки аэронавигационных средств ОрВД, метрология.

E-mail: kleshinov@atminst.ru Никушенко Сергей Петрович, 1947 г. р., окончил МЭИ (1971), начальник отдела ГосНИИ «Аэронавигация», автор более 15 научных работ, область научных интересов – организация воздушного движения, радионавигация и посадка воздушных судов.

E-mail: snikushenko@atminst.ru Сабуров Станислав Николаевич, 1974 г. р., окончил МАИ (2000), начальник сектора ГосНИИ «Аэронавигация», автор более 5 научных работ, область научных интересов – организация воздушного движения, лётные проверки аэронавигационных средств ОрВД, метрология.

E-mail: snsaburov@mail.ru Синельников Василий Владимирович, 1961 г. р., окончил Харьковское ВВАУС (1982), ВВА им. Ю.А. Гагарина (1998), зам. начальника отдела ГосНИИ «Аэронавигация», область научных интересов – организация воздушного движения, радионавигация и посадка воздушных судов.

E-mail: sinelnikov@atminst.ru Рецензент - доктор технических наук, доцент Старых А. В.

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ «АЭРОНАВИГАЦИЯ» № УДК 656.7.052 (075.8) PROBLEM OF AIRCRAFT RE-ENTRY ONTO THE FLIGHT PLAN IN AUTOMATED AIR TRAFFIC CONTROL SYSTEM Dr. Sci. Tech., senior research scientist S.I. Kumkov, Dr. Sci. Tech., professor S.G. Pyatko Problem of an aircraft re-entry onto the given flight plan in an automated air traffic control system is considered. A new algorithm for choosing the admissible check-point of the flight plan is proposed.

Keywords: flight plan, aircraft, re-entry, admissible check-point, algorithm for choice.

ЗАДАЧА ВОЗВРАЩЕНИЯ ВОЗДУШНОГО СУДНА НА ПОЛЕТНЫЙ ПЛАН В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ УВД Кумков С.И., Пятко С.Г.

Рассматривается задача возвращения воздушного судна на заданный полетный план. Предложен алгоритм выбора допустимого контрольного пункта плана и расчета информации, необходимой для принятия диспетче ром обоснованного решения по управлению движением данного судна. Разработка выполнена с учетом сущест вующих нормативных и технологических правил по УВД. Приводятся результаты моделирования работы алго ритмов.

Ключевые слова: полетный план, воздушное судно, возвращение, контрольный пункт, алгоритм выбора.

Введение В настоящее время увеличение пропускной способности зон управления воздушным движением (УВД) в значительной степени достигается уменьшением норм эшелонирования [1], что приводит к ситуациям перегрузки диспетчера при наблюдении за всей воздушной обстановкой. При этом для обеспечения безопасности движения диспетчеру часто необхо димо принимать решение об отклонении контролируемого воздушного судна (ВС) от задан ного плана полета (ПП), а после устранения потенциальной конфликтной ситуации (КС) воз вращать судно на плановую траекторию, т.е. перенацеливать его на некоторый контрольный пункт (ПД).

Возникает потребность иметь в составе программного обеспечения вычислительного комплекса автоматизированной системы УВД (АС УВД) группу специализированных алго ритмов, решающих задачу возвращения судна на его полетный план. Эти алгоритмы должны быть быстрым и простым “подсказчиком”, который:

– анализирует текущее положение и направление движения контролируемого ВС;

– вырабатывает рекомендацию диспетчеру об очередном допустимом пункте;

– рассчитывает всю вспомогательную информацию, необходимую диспетчеру для быст рого анализа ситуации и её возможного развития (прогнозируемую траекторию движения данного ВС на рекомендуемый ПД и далее по плану);

– в случае перенацеливания судна диспетчером на иной (чем рекомендуемый) пункт ПП, “подсказчик” автоматически производит перерасчёт прогнозируемой информации и вы даёт её диспетчеру для обеспечения информационной полноты картины.

Для решения задачи возвращения были разработаны алгоритмы, опирающиеся как на методы оптимального управления динамическими системами, так и на использование правил существующих технологий УВД [1,2]. Работа алгоритмов возвращения организована сле дующим образом:

– диспетчер стандартным образом инициализирует данную группу алгоритмов;

Задача возвращения воздушного судна… – далее диспетчер выбирает воздушное судно, траекторию движения которого необхо димо изменять, уводить с ПП или возвращать на полетный план;

– при этом осуществляется автоматический запуск алгоритмов, выбор допустимого (ре комендуемого) ПД и расчёт соответствующей информации;

– диспетчеру предоставляется возможность предварительного просмотра вариантов це леуказания на имеющиеся пункты ПП с одновременной визуализацией прогнозируемых тра екторий и моментов выхода для окончательного принятия решения;

– после проверки диспетчер по стандартной технологии передаёт своё решение экипажу;

– для прекращения контроля возвращения этого судна программа закрывается.

При наличии данного программного обеспечения за диспетчером остаётся задача кон троля обстановки в целом, обеспечения безопасности и, в случае необходимости, принятия решения на перенацеливание контролируемого ВС на иной пункт ПП. Схема взаимодействия диспетчера, подсистем АС УВД, алгоритмов задачи возвращения и алгоритмов визуализации представлена на рис.1.

Рис. На рис.1: маркер-самолётик – направление полета судна на текущий ПДтек по его плану;

жирная стрелка – путевая скорость;

тонкая сплошная стрелка – текущее направление движе ния;

чёрные кружки – рекомендация на пункт ПД2 и прогнозируемая траектория, выработан ная алгоритмами возвращения;

белые кружки – прогнозируемая траектория на назначенный диспетчером пункт ПД3. Цифрами обозначены: 1 – полная информация диспетчеру о воз душной обстановке;

2 – входная информация для алгоритмов возвращения t, x, z, V, (ин декс контролируемого судна, индекс текущего контрольного пункта, отрабатываемого эки пажем самостоятельно или ранее заданного диспетчером, текущее время, координаты в гори зонтальной плоскости стандартной системы координат УВД, величина и направление путе вой скорости);

3 – информация диспетчеру (рекомендуемый контрольный пункт);

4 – ин формация (команда экипажу контролируемого ВС) по решению, принятому диспетчером;

5 – автоматическая передача или передача самим диспетчером номера ПД на вход алгоритмов возвращения;

6 – подготовка и автоматическая визуализация информации 7 о прогнозируе мом движении контролируемого ВС либо на текущий пункт, либо рекомендованный алго ритмом возвращения, либо окончательно назначенный диспетчером.

1. Алгоритмы выбора пункта возвращения Алгоритмы расчёта возвращения на полетный план содержат следующие процедуры:

процедура привязки положения ВС к соответствующему отрезку ПП;

процедура выбора до пустимого контрольного пункта для возвращения на полетный план;

процедура прогнозиро 42 С.И. Кумков, С.Г. Пятко вания движения ВС на выбранный (или назначенный диспетчером) пункт ПП и расчёта дальнейшего прогнозируемого движения ВС по данному ПП.

Процедура привязки текущего положения ВС (рис.2а) привязывает его положение к те кущему отрезку ПП (рис. 2а, “ПДi-1–ПДi”, тонкая сплошная линия и перпендикуляры к ней) и определяет первый пункт (ПДi), с которого начинается просмотр “вперед” контрольных пунктов плана. Процедура выбора допустимого контрольного пункта определяет номер ПД “вперед” по плану, куда обеспечивается вывод ВС по стандартной траектории с учётом огра ничений на динамику его движения (на минимальный радиус разворота ВС). Алгоритм дан ной процедуры опирается на использование стандартных схем движения (разворот на ПД и дальнейший прямолинейный полет) с учетом технологического ограничения [1;

2] на на правление путевой скорости при выходе на данный ПД. Суть алгоритма поясняется на рис. 2а–б. Положение ВС привязано к отрезку “ПДi-1–ПДi”, при этом анализируется возмож ность выхода ВС в ближайший ПДi. Ось следующего отрезка “ПДi–ПДi+1” (рис. 2а, штрихо вая линия) продолжается (штрих-пунктирная линия) в сторону ПДi-1. На продолжении на расстоянии Rупр= 2r (r – минимальный радиус разворота данного судна) вводится вспомога тельная точка (белый кружок). Симметрично относительно линии продолжения строятся:

конус +Ki допустимых траекторий выхода в ПДi (с вершиной в данном ПД) и конус –Ki (с вершиной во вспомогательной точке, белый кружок) “тривиальных” начальных позиций ВС.

Углы раствора конусов ±45 град, образующие конусы, нанесены жирными прямыми. Рас смотрим характерные ситуации положения ВС при практически разумных направлениях его движения (рис. 2а, 1 – 5) в данных конусах.

а б Рис. Если координаты x, z ВС находятся в конусе –Ki (позиции 1 и 2), то в силу построения этого конуса при любых реальных значениях путевого угла существует стандартная траектория быстрейшего выхода ВС в ПДi (пунктирные кривые) с допустимым углом подхода к этому пункту. Если координаты x,z ВС находятся вне конуса –Ki, но в конусе +Ki (позиция 3), то стандартная траектория быстрейшего выхода ВС в ПДi (пунктирная кривая) с допустимым углом подхода к этому пункту существует только для некоторых позиций и значений путе вого угла ;

в этом случае анализ возможности выхода и построение требуемой траектории выполняется по стандартным методам штурманских расчетов [1;

2]. В случае 4 стандартный выход в ПДi невозможен при заданных ограничениях. Если же ВС находится вне конуса +Ki (случай 5), то данный ПДi очевидно недостижим. При этом алгоритм переходит к анализу допустимости очередного ПДi-+1.

Таким образом, указанная система конусов позволяет конструктивно анализировать си туацию, выбирать допустимый (достижимый) ПД и строить соответствующий маневр и тра Задача возвращения воздушного судна… екторию выхода в него. По сути, указанный алгоритм реализует технически простой и на глядный синтез необходимого управления судном.

На рис. 2б приведен пример работы данных алгоритмов: привязка к отрезку “ПДi-1– ПДi”, недопустимость ПДi, локализация ВС в конусе –Ki+1, расчет траектории выхода в ПДi+1 и траектории дальнейшего прогнозируемого движения по плану (белые кружки).

2. Результаты моделирования Для отработки и внедрения алгоритмов в перспективные системы АС УВД было вы полнено их полномасштабное программирование на языке С++. Общий вид диалогового ок на пакета показан на рис. 3 с картиной модельного полетного плана.

Рис. Программа моделирует движение ВС в реальном времени. Перед началом моделирова ния задаются (окна меню “Параметры воздушного судна”, рис. 3): скорость ВС, его макси 44 С.И. Кумков, С.Г. Пятко мальное допустимое боковое ускорение, начальные координаты, путевой угол и последний отрезок привязки. Картина на рис. 4 иллюстрирует поиск диспетчером допустимого ПД и гибкость работы алгоритмов выбора рекомендуемого ПД. В программе реализован диалог с диспетчером – “Меню диспетчера” для анализа целеуказания – изменения ПД. При выборе нового ПД диспетчеру выводится подсказка – прогнозируемая траектория движения ВС к данному ПД и далее по ПП (рис.4, пунктирные и штриховые кривые). Здесь показывается, какой будет прогнозируемая траектория при выборе алгоритмом пункта EMMA (увеличен ный белый маркер). И какова будет прогнозируемая траектория, если диспетчер выберет пункт JANE (чёрный маркер). Прогнозируемые траектории нанесены пунктирными и штри ховыми кривыми.

Рис. На рис.4 показано также, что будет происходить, если диспетчер принудительно привя жет (через окно “Отрезок начальной привязки”, рис. 3) положение ВС к отрезку GERA– HELY. Поскольку при этом положение ВС не попадает в конусы выхода ни пункта HELY, ни пункта IDA (по аналогии с рис. 2, конструкции решающих конусов отмечены жирными ли ниями), то алгоритмы возвращения выбирают в качестве рекомендации пункт JANE.

Для удобства просмотра и анализа движения предусмотрен стандартный режим выбора просматриваемого фрагмента и изменения его масштаба.

В целях минимизации вычислительных затрат и расчётного времени принято, что в про цедурах прогноза при выходе ВС в заданный ПД для отработки автоматически назначается ПД, следующий по полетному плану. Если рекомендуемый пункт и траектория к нему удов Задача возвращения воздушного судна… летворяют диспетчера, то нажатием подопции “Применить” выбранный ПД назначается эки пажу для исполнения. Автоматически эта информация передаётся и в алгоритмы возвраще ния и прогноза.

Если же рекомендуемый пункт и прогноз дальнейшего движения к нему (и далее по пла ну) не удовлетворяют диспетчера, то у него имеется возможность назначения любого друго го ПД соответствующим выбором из выпадающего в “Меню диспетчера” списка пунктов плана. Диспетчер может оставить прежнее целеуказание, нажав на кнопку “Отмена” в этом же меню. Для информирования диспетчера и контроля работы алгоритмов возвращения в диалоговом окне (рис.3, слева внизу) выводится вспомогательная информация: отрезок, к которому было привязано контролируемое ВС при срабатывании алгоритма привязки, имя следующего ПД, к которому движется ВС, и время T выхода в назначенный ПД.

Рис. 5 Рис. На рис. 5 приведен пример ситуации, очевидно требующей вмешательства диспетчера:

он задает желаемый ПД (NINA, черный маркер) и имеет возможность проанализировать про гнозируемую траекторию возвращения ВС на полетный план, выработанную алгоритмами – “подсказчиком”.

На рис. 6 показана ситуация, когда ВС1 со своим скоростным режимом уже движется по данному ПП (мелкий пунктир), а второе судно ВС2 (со своим скоростным режимом) необхо димо вывести на этот план. Диспетчер может проанализировать допустимость (т.е. возмож ность потенциального конфликта) в случае назначения им пункта JANE (черный маркер) для возвращения ВС2 (редкий пунктир). Для этого в разработанной программе включается спе циальный алгоритм анализа текущего расстояния R1–2(t) между судами по рассчитанным прогнозируемым траекториям (t,x,z)ВС1 и (t,x,z)ВС2. В случае обнаружения потенциального конфликта диспетчер аналогично может проанализировать допустимость другого пункта возвращения на план или, изменив скоростные режимы движения судов [2;

3], принять иное решение.

В настоящее время в литературе отсутствует информация о подобных алгоритмах.

Данные исследования выполнялись при поддержке грантов РФФИ 12–01–00537 и 10-01 96006.

46 С.И. Кумков, С.Г. Пятко ЛИТЕРАТУРА 1. Пятко С.Г., Красов А.И. и др. Автоматизированные системы управления воздушным движением. СПб: Политехника, 2004.

2. Королев Е. Н. Технологии работы диспетчеров управления воздушным движением. – М.: Воздушный транспорт, 2000.

3. Демонстрационные материалы “Point Merge”, Eurocontrol, 4_entry_points1_runway_(29-05-2007_run3).avi Сведения об авторах Кумков Сергей Иванович, 1941 г. р., окончил Уральский политехнический институт (1964), кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела динамических систем Института математики и механики Уральского отделения Российской академии наук, доцент кафедры автомати ки и информационных технологий Уральского федерального университета, автор более 90 научных работ, область научных интересов – автоматическое и оптимальное управление динамическими сис темами, обработка, идентификация и оценивание информации в условиях неопределенности.

E-mail: kumkov@imm.uran.ru Пятко Сергей Григорьевич, 1959 г. р., окончил Академию гражданской авиации (1980), доктор технических наук, профессор, директор ФГУП ГосНИИ «Аэронавигация», автор 83 научных работ, область научных интересов – автоматизированные системы управления воздушным движением.

E-mail: ads@atminst.ru НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ «АЭРОНАВИГАЦИЯ» № УДК 656.021. APPLICATION TASKS OF AIRCRAFT SEPARATION MINIMUM USING AIR TRAFFIC MANAGEMENT SURVEILLANCE SYSTEM IN ACCORDANCE WITH DOMESTIC AND INTERNATIONAL RULES Kuznetsov S.V., Dr. Sci. Tech. Spryskov V.B.

There are considered core differences between domestic and international rules of provision intervals between aircraft using air traffic management surveillance system and application tasks, solutions of which permit to apply known models of accident risks for justification separation minimum intervals of aircraft under the surveillance meeting the target safety level.

Keywords: domestic and international separation minimum rules, air traffic management surveillance system, accident risk models, aircraft separation minimum intervals.

ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ ОБОСНОВАНИЯ МИНИМАЛЬНЫХ ИНТЕРВАЛОВ ЭШЕЛОНИРОВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ ОВД В СООТВЕТСТВИИ С ОТЕЧЕСТВЕННЫМИ И МЕЖДУНАРОДНЫМИ ПРАВИЛАМИ Кузнецов С.В., Спрысков В.Б.

Рассмотрены основные различия отечественных и международных правил регулирования интервалов между воздушными судами с использованием системы наблюдения обслуживания воздушного движения и прикладные задачи, решения которых позволяют применить известные модели рисков катастроф для обоснования минимальных интервалов эшелонирования воздушных судов при наблюдении, удовлетворяющих заданному уровню безопасности.

Ключевые слова: отечественные и международные правила эшелонирования, система наблюдения обслуживания воздушного движения, модель рисков катастроф, минимальные интервалы эшелонирования воздушных судов.

Введение Обоснование минимальных интервалов эшелонирования воздушных судов (ВС) с использованием системы наблюдения обслуживания воздушного движения (ОВД) в соответствии с российскими и международными правилами необходимо выполнять посредством обеспечения одинакового допустимого (приемлемого) риска катастроф ВС при наблюдаемых сближениях ВС. При этом российские и международные правила эшелонирования мало того, что используют разные минимальные значения интервалов, но и по-разному трактуют интервалы между ВС при движении по пересекающимся маршрутам и при пересечении занятых эшелонов, которые необходимо ограничивать.

Несмотря на то, что и правила эшелонирования, и регулируемые интервалы между ВС в общем случае разные, риски катастроф, которые надо ограничивать, должны быть одинаковые, то есть должны определяться на одних и тех же моделях безопасности и зависеть от одних и тех же параметров. Рассмотрим модели безопасности полетов, представленные в документах [1;

2;

3;

4], которые описывают риски катастроф при движении ВС по одному маршруту на одной высоте, при движении ВС по параллельным маршрутам на одной высоте, при движении ВС по пересекающимся маршрутам на одной высоте и при пересечении занятых встречных или попутных эшелонов.

В качестве системы наблюдения ОВД рассмотрим радиолокационную систему, а под эшелонированием будем подразумевать радиолокационное эшелонирование. Для решения задач, поставленных в настоящем исследовании, нас вполне устраивает определение, взятое 48 С.В. Кузнецов, В.Б. Спрысков из [5]: «Радиолокационное эшелонирование» - эшелонирование воздушных судов, осуществляемое на основе данных об их местоположении, полученных от использования радиотехнических средств.

Данные о местоположении ВС в пространстве представляют собой координаты ВС, измеренные системой наблюдения. Одной из важнейших характеристик измерения координат является точность измерений, которая в полной мере характеризуется законом ошибок измерения координат, в том числе и среднеквадратическим отклонением ошибок измерения координат ВС. При этом под ошибкой измерения понимают разность между фактической координатой ВС и измеренной. Так как измерения координат ВС происходят в дискретные моменты времени, то на риск катастроф должны оказывать влияние ошибки самолетовождения, которые будут дополнительно характеризовать неопределенность положения ВС между моментами измерений его координат.

Отсюда следует первая прикладная задача заявленной темы: оценка суммарной неопределенности положения ВС в пространстве, связанной с навигационным характером движения ВС, ошибками измерений координат ВС системой наблюдения и дискретным характером наблюдений.

Так как отечественные правила эшелонирования при движении ВС по пересекающимся маршрутам и при пересечении занятых эшелонов регулируют отличные от международных правил интервалы между ВС, необходимо дополнительно решить прикладные задачи по настройке моделей безопасности на разные типы регулируемых интервалов между ВС.

1. Описание суммарной неопределенности положения ВС в пространстве по данным системы наблюдения ОВД Система наблюдения ОВД измеряет положения ВС в пространстве в дискретные моменты времени и с ошибками, которые представляют собой разность между фактической координатой ВС и измеренной. ВС, осуществляющее полет в зоне действия системы наблюдения, представляет собой навигационный объект, то есть, каковы бы не были намерения экипажа ВС, фактические положения ВС в пространстве будут отличаться от плановых из-за навигационных характеристик и ошибок самолетовождения.

Допустим, в момент времени t0 система наблюдения ОВД измерила координаты ВС. В этот момент времени положение ВС в пространстве определено с точностью до ошибки измерения, но не самолетовождения. Для любого следующего момента времени (t + t 0 ) неопределенность положения ВС в пространстве может только вырасти из-за действия факторов самолетовождения. Задачей данного раздела является оценивание суммарной неопределенности ВС в пространстве, в котором определены характеристики самолетовождения и характеристики системы наблюдения ОВД, а именно: точность измерений координат ( s ) и периодичность измерений (Ts ).

Существуют разные подходы к решению этой задачи. Мы будем придерживаться традиционной схемы, основанной на статистических исследованиях корреляционных свойств процесса самолетовождения.

Положим, что навигационные отклонения ВС от плановых положений и ошибки измерений фактических положений ВС независимы. Будем считать, что процесс самолетовождения (t ) обладает свойством стационарности в широком смысле [8], то есть, его математическое ожидание m (t ) и корреляционная функция R (t1, t 2 ) не меняются при сдвиге по времени:

m (t1 ) = m (t 2 ) = m (t 2 t1 ) = const;

R (t1, t 2 ) = R (t 2 t1 ), для любых моментов времени t1, t 2 (t 0, t 0 + Ts ).

Положим, что в пределах воздушного пространства зоны ответственности системы Прикладные задачи обоснования минимальных интервалов… наблюдения ОВД известны двумерные и одномерные плотности вероятностей случайного процесса отклонений ВС от планового положения по всем трем направлениям ( x, y, z ).

Тогда при условии, что в момент времени t0 параметры процесса отклонений имеют значения x0, y0, z 0, случайные значения отклонений в момент t (t t 0 ) будут описываться условными плотностями вида p (, ;

t 0, t ) p ( ;

t / 0 ;

t 0 ) = 2 0, p2 ( 0, ;

t0, t )d (1) где - отклонение ВС от планового положения.

Условная плотность (1) содержит не меньше сведений о процессе (t ), чем безусловная p( ;

t ). Насколько увеличилась информация о процессе (t ) в результате того, что стало известно значение (t 0 ), зависит от характеристик случайного процесса.

Для стационарных в широком смысле процессов отклонений координат ВС от плановых положений, рассматриваемых для непродолжительного интервала времени (t 0, t 0 + Ts ), условные плотности вида (1) могут быть определены следующим образом.

Математическое ожидание и дисперсию условной плотности определим исходя из принципа ортогональности для линейного оценивания стационарного в широком смысле случайного процесса [8]. Для этого будем решать задачу предсказания значений стационарного случайного процесса (t0 + t ), t 0 при условии, что в момент времени t значение процесса равно (t 0 ). Линейную оценку условного математического ожидания будем искать в виде m (t ) = M [ (t 0 + t ) / (t 0 )] = b0 + b1 (t 0 ).

(2) Согласно принципу ортогональности параметры b0 и b1 должны удовлетворять условиям:

M {[ (t0 + t ) (b0 + b1 (t0 ))] (t0 )} = M { (t0 + t ) (b0 + b1 (t0 ))} = 0. (3) Решением (3) будет:

b0 = µ (1 (t ));

b1 = (t ), где (t ) - нормированная автокорреляционная функция процесса (t );

µ = M { (t )}.

Условную дисперсию будем искать в виде выражения:

{ } 2 (t ) = M [ (t0 + t ) (b0 + b1 (t0 ))]2 = = M {[ (t0 + t ) (b0 + b1 (t0 ))] (t t0 )} = = R (0) R (t ) (t ) = 2 (1 2 (t )).

(4) Условное математическое ожидание будет равно выражению:

m (t ) = µ (1 (t )) + (t 0 ) (t ).

(5) lim (t ) = 0, то найденное условное B выражениях (4) и (5) t 0. Так как t математическое ожидание (5) и условная дисперсия (4) обеспечивают условной плотности вероятности (1) свойства условных плотностей физически реализуемых процессов:

lim p( ;

t / 0 ;

t 0 ) = p( ;

t );

t t (6) 50 С.В. Кузнецов, В.Б. Спрысков lim p( ;

t / 0 ;

t 0 ) = (t t 0 ), (7) t t0 0, где (t t 0 ) - плотность вероятности неслучайной величины 0.

Равенства (6) и (7) показывают, что при изменении величины t t 0 от 0 до условные плотности вероятностей изменяются от плотностей, описывающих детерминированные объекты, до одномерных безусловных плотностей процесса самолетовождения по координатам x, y, z. При этом дисперсии условных плотностей увеличиваются от 0 до значений x, y, z2.

2 Осталось установить закон, описывающий условную одномерную плотность вероятности случайного процесса (t ). Допустим одномерная p( ;

t ) и двумерная p ( ;

t / 0 ;

t 0 ) плотности имеют нормальные распределения. Тогда анализ выражения (1) показывает, что и условная плотность p ( ;

t / 0 ;

t 0 ) также будет нормальной с параметрами математического ожидания и дисперсии в интервале времени t (t 0, Ts ), которые соответствуют выражениям (4) и (5). Положим также, что ошибки измерения координат ВС также нормальные. Плотность вероятности суммарной неопределенности ВС в интервале времени (t 0, t 0 + Ts ) будет также нормальной с параметрами:

m (t ) = 0;

2 (t ) = s2 + 2 (1 (t )), (8) где s - среднеквадратическое отклонение фактической координаты ВС от измеренной;

(t ) - нормированная автокорреляционная функция процесса самолетовождения (t ) ;

- среднеквадратическое отклонение фактических положений ВС от плановых, характеризующее ошибки самолетовождения.

Пример влияния условной плотности на положения ВС в пространстве по данным системы наблюдения ОВД показан на рис. 1.

Оценка линии фактического Эллипс рассеяния ошибок пути наблюдения t0 t1 t2 t Линия заданного пути Ts Рис. 1. Характер неопределенностей фактического положения ВС при контроле его положений относительно линии заданного пути системой наблюдения ОВД Аналитическое выражение нормированной автокорреляционной функции можно получить на основе статистической обработки фактических траекторий полетов ВС [9, 10]).

Прикладные задачи обоснования минимальных интервалов… В ГосНИИ «Аэронавигация» проводились собственные исследования, по результатам которых подходящим аналитическим выражением на этапе маршрута для (t ) было выбрано (t ) =, 1 + 2t 2 (9) где 2 = 127, 2884 2, которое используется для решения разных задач по управлению ч безопасности полетов.

Покажем влияние условных плотностей на суммарную дисперсию 2 (Т s ) и её составляющую 2 (1 (Т s ) ) для разных значений Т s, характеристик точности самолетовождения RNP и нормированной автокорреляционной функции, заданной выражением (9).

Пусть s = 0, 7 [ км ].

Для Т s = 10 [ с ] и RNP5 получим:

(Т s ) = 0, 7263 [ км ] ;

( (1 (Т s )) ) = 0,1937 [ км ].

2 Для Т s = 20 [ с ] и RNP5 получим:

(Т s ) = 0, 7996 [ км ] ;

( (1 (Т s )) ) = 0, 3866 [ км ].

2 Для Т s = 10 [ с ] и RNP1 получим:

(Т s ) = 0, 7011 [ км ] ;

( (1 (Т s )) ) = 0, 0387 [ км ].

2 Для Т s = 20 [ с ] и RNP1 получим:

(Т s ) = 0, 7043 [ км ] ;

( 2 (1 (Т s )) ) 2 = 0, 0773 [ км ].

Примеры показывают, что использование условных плотностей p ( ;

t / 0 ;

t0 ) является непременным условием получения адекватных оценок риска катастроф ВС.

2. Уравнения относительного движения воздушных судов для расчетов безопасности полетов на пересекающихся маршрутах при управлении интервалами между ВС по отечественным и международным правилам эшелонирования Российские правила эшелонирования с использованием системы наблюдения из всех возможных значений S x (t ), S y (t ) наблюдаемых интервалов между ВС ограничивают величину интервала S xy, когда какое-либо ВС достигает точки пересечения маршрутов [6].

Международные правила [7] ограничивают величину минимального из всех наблюдаемых интервалов (S min ). Интервалы S xy и Smin показаны на рис. 2.

Запишем выражение для S x (t ), S y (t ) при регулировании минимального интервала между ВС по российским правилам в виде 52 С.В. Кузнецов, В.Б. Спрысков RUS T S x (t ) = (W2 cos W1 ) t 2 S xy cos ;

S RUS (t ) = (W sin ) t T S sin, y 2 xy (10) где W1,W2 - путевые скорости движения ВС;

- угол пересечения путевых скоростей;

T - время достижения одним из ВС точки пересечения маршрутов;

S xy - расстояние между ВС, когда одно из них достигло точки пересечения маршрутов:

2T RUS 2 T S xy = S xRUS + S y ;

2 t (0, T ).

ВС ВС1/ t =tS ВС1 / t =0 T 1/ t = min ВС2 / t =tS min ВС T 2 / t= ВС2 / t = Рис. 2. Интервалы S xy и S min, регулируемые в соответствии с российскими и международными правилами эшелонирования с использованием системы наблюдения ОВД в точке пересечения маршрутов Выражение (10) записано для прямолинейного равномерного движения ВС.

Параметрический закон наблюдаемого относительного движения (10) дает возможность записать решение задачи определения минимального наблюдаемого относительного расстояния между ВС в следующем виде:

( ) RUS 2 W1 sin RUS min S x (t ) + S y (t ) 2 = S min = S xy ;

W1 + W22 2W1W2 cos t( 0,T ) (11) W2 W1 cos T t smin = + S xy W1 + W22 2W1W2 cos.

2 (12) Выражение (11) записано для случая, когда 0 t smin T. В противном случае величина ( ) ( ) 1 RUS 2 RUS 2 RUS 2 RUS ( 0) + S (T ) + S 2 Smin будет равна либо значению S (0), либо значению S (T ) x y x y Прикладные задачи обоснования минимальных интервалов… в зависимости от величины t smin.

Модель наблюдаемого относительного движения (10) и выражение (11) позволяют записать модель относительного наблюдаемого движения ВС при регулировании интервалов по международным правилам в виде:

T S min W1 + W2 2W1W2 cos 2 S x (t ) = (W2 cos W1 ) t cos ;

ICAO W1 sin T S min W1 + W2 2W1W2 cos ICAO 2 S y (t ) = W2 sin t 2 sin.

W1 sin (13) Отличия моделей (10) и (13) заключаются в том, что при движении ВС по (10) для различных значений W1,W2 и расстояние между ВС, когда одно из них достигнет точки T пересечения маршрутов при t =, будет строго равно S xy. При этом минимальное расстояние между ВС Smin будет разным в зависимости от значения параметров W1,W2 и (рис. 3).

При движении ВС по модели (13) для разных значений W1,W2 и расстояние между ВС, T когда одно из них достигнет точки пересечения маршрутов t = будет разным, но зато минимальное наблюдаемое расстояние между ВС Smin не будет зависеть от изменений значений W1,W2 и (рис. 4).

Очевидно, что безопасность пролета пары ВС точки пересечения маршрутов при прочих равных условиях зависит не от интервала S xy, а от минимального расстояния между ВС. Это дает преимущества по безопасности международным правилам по сравнению с российскими.

Уравнения движений ВС (10) и (13), полученные в данном разделе, могут использоваться для решения различных задач управления безопасностью воздушного движения при моделировании риска катастроф ВС. Другим полезным свойством представленных результатов является возможность прогнозирования в реальном времени минимального расстояния между ВС и времени достижения минимума, если определены T время достижения точки пересечения траекторий ВС, путевые скорости ВС и угол между ними.


3. Уравнения относительного движения для расчетов безопасности полетов при пересечении занятых эшелонов при регулировании интервалов между ВС по российским и международным правилам эшелонирования с использованием системы наблюдения Различают пересечение занятых встречных и попутных эшелонов. Международные правила эшелонирования ВС с использованием системы наблюдения ОВД устанавливают одинаковые правила и минимальные интервалы между ВС при пересечении занятых эшелонов. В Российской Федерации применяются разные правила и минимумы эшелонирования при пересечении занятых встречных и попутных эшелонов.

54 С.В. Кузнецов, В.Б. Спрысков Gamma = 45 grad Gamma = 90 grad Gamma = 135 grad 55 37. 45 32. S(t), [km] 27. S(t), [min] S(t), [km] 35 22. 25 17. 12. 15 7 8 9 10 11 12 13 14 9.5 9.75 10 10.25 10.5 10.75 11 11.25 11.5 11.75 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12. t, [min] t, [min] t, [min] Рис. 3. Интервалы между ВС при движении по пересекающимся маршрутам в соответствии с российскими правилами эшелонирования при T использовании системы наблюдения ОВД в зависимости от путевых скоростей W1,W2 и углов их пересечения для = 10 минут и С.В. Кузнецов, В.Б. Спрысков км км км км км км км км S xy = 25 км при W1 = 720, W2 = 900 ;

W1 = 810, W2 = 900 ;

W1 = 900, W2 = 900 ;

W1 = 900, W2 = 810 ;

ч ч ч ч ч ч ч ч км км W1 = 900, W2 = ч ч Прикладные задачи обоснования минимальных интервалов… Gamma = 45 grad Gamma = 90 grad Gamma = 135 grad 40 50 37. 45 40 32. S(t), [km] S(t), [km] S(t), [km] 30 35 27. 30 25 22. 20 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13. 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12. t, [min] t, [min] t, [min] Рис. 4. Интервалы между ВС при движении по пересекающимся маршрутам в соответствии с международными правилами эшелонирования T при использовании системы наблюдения ОВД в зависимости от путевых скоростей W1,W2 и углов их пересечения для = 10 минут и км км км км км км км км S min = 25 км при W1 = 720, W2 = 900 ;

W1 = 810, W2 = 900 ;

W1 = 900, W2 = 900 ;

W1 = 900, W2 = ч ч ч ч ч ч ч ч 56 С.В. Кузнецов, В.Б. Спрысков Задачей настоящего раздела является формализация различий в международных и отечественных правилах эшелонирования и подготовка таких моделей плановых относительных движений, которые позволяют обосновывать безопасные минимальные интервалы между ВС в соответствии с тем и или иными правилами для заданных характеристик системы наблюдения ОВД и навигационного обеспечения полетов.

3.1. Модели плановых относительных движений ВС при пересечении занятых встречных эшелонов 3.1.1. В Российской Федерации на любом смежном эшелоне, по отношению к рассматриваемому, осуществляется движение ВС в противоположных направлениях, а далее, через высотный эшелон, движение осуществляется в попутных направлениях. Федеральные правила использования воздушного пространства предписывают на маршруте обеспечивать продольный интервал между ВС (в момент пересечения эшелона) не менее 30 км (иногда с соблюдением бокового интервала не менее 10 км) при условии обеспечения установленных интервалов вертикального эшелонирования к моменту расхождения воздушных судов.

ВС могут расходиться до начала изменения высоты одного из них (на расходящихся курсах) и после того, как маневр пересечения выполнен (на сходящихся курсах). Рассмотрим пример пересечения занятого встречного эшелона на расходящихся курсах (рис. 5).

ВС 1 / ВС ВС1/ t =0 T 2 / t= T t= ВС 2 / t = Рис. 5. Пример пересечения занятого встречного эшелона по российским правилам эшелонирования на расходящихся курсах Уравнения наблюдаемого относительного движения ВС следует записать в следующем виде:

x 2 (t ) x1 (t ) = S x (t ) = (W1 + W2 ) t ;

z 2 (t ) z1 (t ) = S z (t ) = H эш + V z2 t, (14) где t (0, T ) ;

W1,W2 - плановые путевые скорости, соответственно ВС1 и ВС2;

V z2 - вертикальная скорость смены эшелона;

H эш - интервал вертикального эшелонирования;

2H эш T= - время, в течение которого ВС2 преодолевает дистанцию в вертикальной V z плоскости, равную двум минимумам вертикального эшелонирования.

На рис. 5 переменная S xz 0 обозначает минимальный интервал продольного эшелониро вания ВС в соответствии с российскими правилами.

Прикладные задачи обоснования минимальных интервалов… К сожалению российские правила эшелонирования [6] вводят минимальный интервал S xz 0, который в ряде случаев невозможно обеспечить, если осуществлять маневр схемы пересечения строго в соответствии с рис. 5.

Действительно, в соответствии со схемой движения рис. 5 величина S xz 0 будет равна H эш T S xz 0 = S x = (W1 + W2 ), которая зависит от V z2. (15) 2 Vz Если величина Vz2 больше некоторого значения, зависящего от W1, W2 и H эш, то за T время ВС могут не набрать установленного минимального интервала продольного эшелонирования. Можно показать, что вертикальная скорость, при которой установленный минимум будет нарушен, удовлетворяет неравенству H эш V z2 (W1 + W2 ). (16) S xz км км м Например, для W1 = W2 = 900 ;

H эш = 0,3 км и S xz 0 = 30 км - Vz2 18 =5.

ч ч с Для меньших путевых скоростей W1 и W2 скорость вертикального маневра, при которой будет нарушен установленный минимум продольного эшелонирования, будет еще меньше.

Это говорит лишь о том, что схему маневра надо дополнять неким буфером: после того, как ВС разошлись, ВС2 должно совершать движение в горизонтальном полете пока наблюдаемое между ВС расстояние не станет большим некоторой величины Х. Схема движения ВС при пересечении занятого встречного эшелона с гарантией обеспечения заданного минимального продольного интервала показана на рис. 6.

ВС ВС ВС1/ t =0 T T 2/t= 1/ t = ВС 2 / t = Рис. 6. Схема пересечения занятого встречного эшелона по российским правилам с гарантией обеспечения заданного минимального продольного интервала на расходящихся курсах Использование буфера Х потребует изменений в уравнениях (14):

x 2 (t ) x1 (t ) = S x (t ) = (W1 + W2 ) t + X ;

z 2 (t ) z1 (t ) = S z (t ) = H эш + V z 2 t, (17) где t (0, T ).

Значения других параметров полностью соответствуют тем, которые приведены для формулы (14).

58 С.В. Кузнецов, В.Б. Спрысков Уравнения движения (17) гарантируют выполнение российского правила продольного эшелонирования при пересечении занятого встречного эшелона на расходящихся курсах, если величина буфера безопасности X будет выбрана следующим образом:

H эш X = 0, если S xz 0 (W1 + W2 ) ;

V z X S (W + W ) H эш, если S (W + W ) H эш.

xz 0 1 2 xz 0 1 (18) V z2 V z Таким образом, чтобы выполнить российские правила пересечения занятого встречного эшелона на расходящихся курсах и не нарушить российский минимальный интервал продольного эшелонирования S xz 0, диспетчер в качестве необходимого условия должен дождаться момента расхождения меток ВС на индикаторе воздушной обстановки и в качестве достаточного условия соблюдения минимума должен обеспечить после расхождения ВС буфер безопасности Х, который определяется по формуле (18). Очевидно, эта задача непосильна для диспетчера в условиях нормальной загрузки (5-7 ВС на связи).

Рассмотрим уравнения движения ВС при пересечении занятого встречного эшелона по российским правилам на сходящихся курсах. Этот маневр применяется на достаточно больших расстояниях между ВС (Dx0 ) с тем, чтобы за время выполнения маневра 2H эш пересечения T = ВС продолжали быть на сходящихся курсах. Схема данного маневра Vz показана на рис. 7. Величина Dx0 для российских правил должна удовлетворять условию 2 H эш Dx0 (W1 + W2 ).

V z2 (19) ВС 2 / t =T ВС ВС T 2/t= ВС 1 / t =T T ВС 1 / t = 1/t= 2 ВС 2 / t = Рис. 7. Пример пересечения занятого встречного эшелона по российским правилам эшелонирования на сходящихся курсах Уравнения планового движения ВС следует записать в следующем виде x 2 (t ) x1 (t ) = S x (t ) = (t T ) (W1 + W2 );

z 2 (t ) z1 (t ) = S z (t ) = H эш + V z2 t, (20) где t (0, T ).

Значения переменных t, T, W1, W2, H эш такие же, как в формуле (14).

3.1.2. Рассмотрим международные правила эшелонирования [7] при пересечении Прикладные задачи обоснования минимальных интервалов… занятых встречных эшелонов. Правила эшелонирования ИКАО [7] при использовании системы наблюдения ОВД принципиально не используют понятия продольного и бокового эшелонирования на одной высоте, как это принято в процедурном эшелонировании в Российской Федерации. Индикатор воздушной обстановки (ИВО) является для международного диспетчера единственным источником информации для принятия решения по эшелонированию ВС (а не графики движения, как при процедурном эшелонировании) и четкое правило: ни при каких обстоятельствах не допускать сближения на ИВО отметок ВС на интервалы, меньшие установленного минимума (Smin ), за исключением случаев, когда между ВС обеспечен минимум вертикального эшелонирования.

С учетом сказанного, уравнения наблюдаемого движения ВС при пересечении занятого встречного эшелона по международным правилам на расходящихся курсах будут аналогами уравнений (17):

x 2 (t ) x1 (t ) = S x (t ) = (W1 + W2 ) t + S min ;

z 2 (t ) z1 (t ) = S z (t ) = H эш + V z2 t, (21) где t (0, T ).

S min в уравнениях (21), в отличие от X в уравнениях (18), является постоянной величиной, поэтому работать диспетчеру по международным правилам значительно проще.

Уравнения наблюдаемого движения ВС при пересечении занятых встречных эшелонов по международным правилам на сходящихся курсах будут аналогами уравнений (20), за исключением того, что в момент времени T (когда маневр пересечения завершен) расстояние между ВС на ИВО должно быть не меньше величины Smin :

x2 (t ) x1 (t ) = S x (t ) = (t T ) (W1 + W2 ) S min ;


z 2 (t ) z1 (t ) = S z (t ) = H эш + Vz2 t ;

t (0, T ). (22) Международные правила при прочих равных условиях функционирования системы наблюдения ОВД обеспечивают меньший по сравнению с российскими правилами риск катастроф, так как уравнения (21) проще применять, чем уравнения (17), и в целом уравнения (21) и (22) обеспечивают большую наблюдаемую дистанцию на ИВО между ВС, чем уравнения (17) и (20). Справедливость этого подтверждает рис. 8.

Vz = 9 [m/sec] Vz = 7 [m/sec] Vz = 5 [m/sec] 135 Sx(t), [min] Sx(t), [min] Sx(t), [km] 90 45 0 0.722 1.444 2.167 2.889 3. 0 0.786 1.572 2.357 3.143 3. 0 0.9 1.8 2.7 3.6 4. t, [min] t, [min] t, [min] Vz = 5 [m/sec] Vz = 9 [m/sec] Vz = 7 [m/sec] 150 Sx(t), [km] Sx(t), [km] Sx(t), [km] 45 20 С.В. Кузнецов, В.Б. Спрысков 0 0 0 0.9 1.8 2.7 3.6 4.5 0 0.786 1.572 2.357 3.143 3.929 0 0.722 1.444 2.167 2.889 3. t, [min] t, [min] t, [min] Рис. 8. Наблюдаемые дистанции при эшелонировании ВС при пересечении занятых встречных эшелонов по российским (вверху) и м км км международным (внизу) правилам для одинаковых значений S xz 0 = S min = 30 км, Vz2 = 5, 7 и 9 и W1 = 900, W2 = 720 ;

с ч ч км км км км W1 = 900, W2 = 810 ;

W1 = 900, W2 = ч ч ч ч Прикладные задачи обоснования минимальных интервалов… 3.2. Модели плановых относительных движений ВС при пересечении занятых попутных эшелонов 3.2.1. Российские правила эшелонирования для данного типа относительного движения регулируют минимальный интервал между ВС только в один момент времени, когда оба ВС номинально находятся на одной высоте [6]. Схема движения ВС показана на рис. 9.

ВС2 / t =T ВС 1 / t =T ВС 1 / t = ВС 2 / t = Рис. 9. Схема пересечения занятого попутного эшелона по российским правилам эшелонирования Уравнения наблюдаемых относительных расстояний при пересечении занятых попутных эшелонов по российским правилам могут быть записаны как x1 (t ) x2 (t ) = S xRUS (t ) = (W1 W2 ) (t T ) + S xzs ;

z1 (t ) z 2 (t ) = S z (t ) = 2H эш Vz2 t, RUS (23) где t (0,2T ).

3.2.2. Зарубежные правила регламентируют интервалы между ВС за все время выполнения маневра пересечения [7]. При этом наблюдаемый продольный интервал должен быть не меньше установленного минимума Smin за все время пересечения:

(W1 W2 ) t + S min, если W1 W2 ;

x1 (t ) x2 (t ) = S x (t ) = ICAO (W1 W2 ) (t 2T ) + S min, если W1 W2 ;

z (t ) z (t ) = S ICAO (t ) = 2H V t, 1 эш 2 z z (24) и (25), (26) где t (0,2T ).

Переменные моделей движения (23), (24), (25) и (26) соответствуют переменным модели (14). Для уравнения движения (25) схема движения аналогична рис. 9 за исключением того, что начало координат 0 xz совпадает с положением ВС 2 / t =2T.

Указанная разность трактовки правил эшелонирования ВС при пересечении занятого попутного эшелона с использованием системы наблюдения ОВД позволяет сделать вывод, что при прочих равных характеристиках функционирования системы наблюдения и минимумов эшелонирования зарубежные правила обеспечивают меньший риск, так как они обеспечивают, в общем случае, большие расстояния между ВС, чем отечественные правила (рис. 10).

Vz = 5 [m/sec] Vz = 9 [m/sec] Vz = 7 [m/sec] 30 25 26.667 23.333 23. 23.333 21.667 21. Sx(t), [km] Sx(t), [km] Sx(t), [km] 20 20 16.667 18.333 18. 13.333 16.667 16. 10 15 0 0.667 1.333 2 2.667 3.333 4 0 0.476 0.952 1.429 1.905 2.381 2.857 0 0.37 0.741 1.111 1.481 1.852 2. t, [min] t, [min] t, [min] Vz = 5 [m/sec] Vz = 7 [m/sec] Vz = 9 [m/sec] 30 27.5 27. 27. 25 Sx(t), [km] Sx(t), [km] Sx(t), [km] 22.5 22. 22. 20 20 17.5 17.5 17. С.В. Кузнецов, В.Б. Спрысков 15 0 0.8 1.6 2.4 3.2 4 0 0.555 1.111 1.667 2. 0 0.571 1.143 1.714 2.286 2. t, [min] t, [min] t, [min] Рис. 10. Наблюдаемые дистанции при эшелонировании ВС при пересечении занятых попутных эшелонов по российским (вверху) и м км км международным (внизу) правилам при S xzs = S min = 20 км, для разных значений Vz = 5, 7 и 9 и W1 = 900, W2 = 810 ;

с ч ч км км км км W1 = 810, W2 = 900 ;

W1 = 900, W2 = ч ч ч ч Прикладные задачи обоснования минимальных интервалов… Заключение Найдены решения трех прикладных задач, позволяющие приступить к оценке безопасности полетов при эшелонировании ВС с использованием системы наблюдения ОВД в соответствии с российскими и международными правилами. Полученные решения делают возможным, при наличии моделей безопасности, рассчитать риски катастроф ВС в зависимости от характеристик наблюдения, самолетовождения и применяемых правил эшелонирования. Тем самым созданы предпосылки к объективному сравнению по критерию безопасности полетов российских и международных правил эшелонирования при одинаковых моделях рисков катастроф, характеристиках наблюдения и самолетовождения и минимальных интервалах эшелонирования.

ЛИТЕРАТУРА 1. Doc 9689 – AN/955. Руководство по методике планирования воздушного пространства для определения минимумов эшелонирования. – 1-е изд. с доп. - Монреаль, ИКАО, 2002.

2. A unified Framework for Collision Risk Modeling in Support of the Manual on Airspace Planning Methodology for the Petermination of Separation Minima (Doc 9689). – Monreal, ICAO, Cir 319 – AN/181, 3. Проведение исследования и разработка мероприятий для введения сокращенных минимумов продольного и бокового эшелонирования и введения международных стандартов, правил полетов и аэронавигационного обслуживания: отчет о НИР по государственному контракту №3893/09-030-0000-ГК/ГК 216-10/Б от 31.08.2009 г. – М.: ФГУП ГосНИИ «Аэронавигация», 2009.

4. A Model for Collision Probability Estimating of Airplane Intersection Flight Level Occupied by another Airplane. –SASP-WG/WHL/14/WP37 Revision 1, Paris, 13-24 October 2008.

5. Наставление по производству полетов в гражданской авиации СССР (НПП ГА – 85) (с учетом поправок, изданных до 14.06.00). – М., 2000.

6. Федеральные правила использования воздушного пространства Российской Федерации: утв.

постановлением Правительства Российской Федерации от 11 марта 2010 г. №138.

7. Doc 4444 ATM/501. Правила аэронавигационного обслуживания. Организация воздушного движения. – изд. 15-е. – Монреаль: ИКАО, ICAO. - 2007.

8. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1982.

9. Алешин В.И., Косых В.И. О синтезе процессов оптимальной фильтрации движения воздушных судов в зоне подхода: Методы синтеза рациональных процессов в системе УВД: межвуз. сб. – Л.:ОЛАГА, 1982.

10. Логвин А.И., Соломенцев В.В. Спутниковые системы навигации и управления воздушным движением. – М.: МГТУ ГА, 2005.

Сведения об авторах Кузнецов Сергей Вадимович, 1985 г.р., окончил МГТУ ГА (2008), старший научный сотрудник ФГУП ГосНИИ «Аэронавигация», аспирант МГТУ ГА, автор 7 научных работ, область научных интересов – системы наблюдения обслуживания воздушного движения, безопасность воздушного движения.

E-mail: kuznetsov@atminst.ru Спрысков Владимир Борисович, 1951 г.р., окончил МАИ им. С. Орджоникидзе (1975), МГУ им. М.В. Ломоносова (1983), доктор технических наук, главный научный сотрудник ФГУП ГосНИИ «Аэронавигация», автор более 100 научных работ, область научных интересов – безопасность воздушного движения.

E-mail: spryskov@atminst.ru НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК ГосНИИ «АЭРОНАВИГАЦИЯ» № УДК 656 7.052.001.57:814. METHODOLOGICAL ASPECTS OF MODERNIZATION OF SYSTEM FOR PLANNING TO USE AIRSPACE Dr. Sci. Tech., professor L.E. Rudelson Reforming the single system of air movement in Russia put forward a series of engineering and theoretical problems that may be reduced mainly to the choice of a rational scheme for the collection, processing, storage and distribution of aeronautical and flight data, computer aided collaboration of sectors in the combined military-civil air navigation system and centralization of the organizational process flows.

Keywords: air navigation data, the interaction of the sectors, the centralization of data collection and pro cessing.

МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА Рудельсон Л.Е.

Реформирование единой системы ОрВД России выдвигает ряд инженерных и теоретических проблем, которые сводятся к выбору рациональной схемы сбора, обработки, хранения и рассылки аэронавигационной и плановой информации, компьютерной поддержки взаимодействия секторов на трассах и вне трасс в объе диненных государственных и гражданских органах АНС и централизации процессов организации потоков.

Ключевые слова: аэронавигационные данные, взаимодействие секторов, централизация сбора и обра ботки.

Введение Одной из главных задач аэронавигационной системы (АНС) является создание усло вий, гарантирующих всем пользователям воздушного пространства (ВП) доступ к ее ре сурсам, необходимым для удовлетворения эксплуатационных потребностей и обеспечения высокого уровня безопасности полетов. С этой целью создается единая федеральная элек тронная база аэронавигационной информации (АНИ). Осуществляется реформирование системы планирования использования воздушного пространства (ИВП) и подсистемы ор ганизации потоков воздушного движения (ОПВД). Изменены функции оперативных орга нов Единой системы организации воздушного движения (ЕС ОрВД) России, их организа ционная структура. Объединены военные и гражданские секторы центров ЕС ОрВД. На первый план выдвинуты интеграция планирования на трассах и вне трасс в главном, зо нальных и районных центрах (ГЦ, ЗЦ, РЦ), создание централизованной федеральной сис темы планирования ИВП (ПИВП).

Эти мероприятия намечены на самом высоком уровне: постановление Аэронавигаци онного совета [1], распоряжение Правительства [2], указ Президента РФ [3]. Техническая реализация принятых решений требует их тщательного научного анализа и обоснования.

В статье обсуждаются некоторые результаты исследований проблемы.

1. Доступ к аэронавигационным данным Недостатки АНИ в существующей аэронавигационной службе России [1]:

• отсутствие контроля качества предоставляемой информации;

• ведомственная разобщенность источников данных о структуре ВП;

• отсутствие экспертной оценки безопасности вводимых изменений.

Методические аспекты модернизации системы… Право на издание сборника аэронавигационной информации (АИП) – государственно го документа, который содержит всю необходимую информацию для безопасного выпол нения полетов в ВП России по международным авиатрассам, закреплено за Центром аэро навигационной информации (ЦАИ). В АИП (AIP – Aeronautical Information Publication) включена информация по всем международным аэропортам России и некоторых зарубеж ных стран, требования к организации воздушного движения. ЦАИ издает для экипажей российских авиакомпаний сборники АНИ по аэродромам различных регионов планеты, а также по военным аэродромам РФ. В ЦАИ действует круглосуточная служба НОТАМ (NOTAM – Notice To Airmen, «Извещения авиаторам»), обеспечивающая прием и обра ботку оперативной информации о временных изменениях в аэронавигационной обстанов ке, а также оперативное оповещение об этих изменениях всех потребителей – органы ЕС ОрВД и авиакомпании.

Органы государственного регулирования ИВП и обслуживания воздушного движения (ОВД) имеют в своем распоряжении сборники АИП. Они обновляются раз в двадцать во семь дней (по контракту с ЦАИ). Центры ОВД и ПИВП высокого уровня автоматизации поддерживают базы аэронавигационной информации (БАИ) по своей зоне ответственно сти и (выборочно) по зонам, входящим в компетенцию других центров. Наиболее полное описание структуры ВП государств мирового авиационного сообщества сосредоточено в Главном центре (ГЦ) ЕС ОрВД и оно также подвержено перечисленным недостаткам АНИ в России.

Конкретный пример: план чартерного рейса Вена – Краснодар, спланированного цен тром ОПВД Евроконтроля до его оповещения о временном прекращении полетов вблизи границы РФ с Украиной, поступил в ГЦ РФ в обновленном формате поля 15 «Описание маршрута», допускающем указание лишь точки пролета госграницы и аэродрома назначе ния. Действующая система ПИВП ГЦ проложила по двум точкам маршрут вне трасс, не затрагивающий зону ограничений. Возникла высокая вероятность нарушения режима, так как трассы на запрошенном эшелоне были закрыты.

Для улучшения состояния дел в обеспечении авиаторов качественной АНИ в перечис ленных выше документах определены организационные мероприятия и их исполнители.

Не указан лишь конкретный наукоемкий инструмент, способный поддержать принятые решения. Такой инструмент существует, он разработан программистами ГосНИИ АС и в течение ряда лет успешно применяется для решения задач исследования и модернизации существующей структуры ВП как самими разработчиками, так и специалистами ГЦ в их повседневной работе. Это комплекс имитационного моделирования, позволяющий одно значно обнаруживать ошибки описания элементов ВП (контроль качества и достоверно сти АНИ), предоставлять статистические данные для оценки вводимых изменений. Ника кой другой аппарат анализа не способен предоставить экспертам столь полной картины и охарактеризовать эффективность модернизации системы по ряду критериев, что подтвер ждено эксплуатацией комплекса и внедренными предложениями по изменениям геомет рии трасс и нарезки секторов ВП России. Информация для анализа качества ОВД накап ливается ежедневно в процессе работы ГЦ, а также может генерироваться на основе мето да статистического моделирования или конкретных сценариев воздушной обстановки.

Создание федеральной электронной базы АНИ на основе действующих в центрах ЕС ОрВД и в офисах авиакомпаний локальных БАИ выдвигает ряд проблем. Необходимо вы брать архитектуру системы, рациональное соотношение централизации и распределенно сти элементов, технологию защиты. В настоящее время акцент сделан на развитие средств удаленного доступа к данным, сосредоточенным в БАИ ГЦ. Другие решения подсказыва ет прогрессирующее в информатике направление исследований в области оптимизации сетевого доступа к распределенному пулу настраиваемых вычислительных средств, суть которых состоит в том, что компьютерные ресурсы предоставляются пользователю как интернет-сервис. Для развития этого направления необходимы мощные средства защиты информации.

66 Л.Е. Рудельсон 2. Централизация сбора, обработки и рассылки плановых сообщений Концепция централизованной службы обработки планов полетов (ЦСОПП), заложен ная в программу реформирования ПИВП, отвергает традиционный порядок рассылки плановых сообщений из аэропорта вылета во все органы ОВД по маршруту полета и в специальные адреса, заменяя его требованием отправки сообщений в единственный адрес ГЦ ЕС ОрВД. Специалисты ГЦ уполномочены исправлять противоречия в тексте заявки и согласовывать с составителем новую редакцию, которая затем включается в суточный план ИВП и рассылается из ГЦ по адресам согласно Табелю сообщений о движении воз душных судов (ВС).

Преимущества централизации очевидны. Только в центре, владеющем всей полнотой актуальной аэронавигационной и плановой информации, возможно оптимальное планиро вание и регулирование потоков ВС. Очевидны и недостатки: рост риска ошибочного ре шения, замедление реакции системы на изменения условий выполнения полетов, возрас тание трафика в линиях связи и нагрузки на персонал, снижение живучести.

Задачей исследования в ситуации, когда организационное решение уже принято к ис полнению, становится выбор параметров системы, обеспечивающих рациональное вы полнение ее функций. В этом направлении получены обнадеживающие теоретические ре зультаты для оценки эффективности «в среднем по времени» централизованной обработ ки данных различной приоритетности по известным критериям длительности ожидания и вероятности отказа в обслуживании. Задачи систем с приоритетами возникают в авиации не только при анализе показателей работы авиационной электросвязи, но и при формиро вании очередности аэродромных операций, распределении частот радиообмена по кана лам автоматического зависимого наблюдения и вообще в случаях ограниченности ресур сов обслуживания.

Отправным пунктом служит предположение о правомерности замены случайной ве личины длины очереди заявок в системе ее наиболее вероятным значением. Рассмотрим для конкретных соотношений параметров модели области их изменения, в которых ис пользование предлагаемых методов не связано с высокой погрешностью расчетов.

Состояние очереди заявок в общем буферном накопителе (БН) можно пояснить про стыми рассуждениями (рис. 1). Согласно правилам приоритетного обслуживания все ре сурсы системы предпочтительно предоставлены заявкам высокого приоритета (ЗВП). Они обрабатываются в порядке поступления, принимаются в БН, а если в системе нет свобод ных мест для ожидания, тогда поступившая ЗВП вытесняет из очереди заявку низкого приоритета (ЗНП) и занимает ее место. Гипотеза равновесного состояния говорит о том, что процесс обслуживания заявок первого типа описывается Марковской цепью, что заяв ки менее высоких приоритетов в штатных условиях не оказывают на него существенного влияния, и характеристики работы можно рассчитать по классическим формулам.

Далее, согласно ар гументам теории вы бросов, не штатные ус ловия, когда выдвинутая гипотеза «не работает», вызываются ситуацией, при которой в процессе обработки ЗНП происходит переполнение БН заявками первого типа. Тогда возникают потери ЗВП, не анализируемые известными формулами. Их необходимо учесть в выдвигаемой гипотезе с помощью нахождения вероятностных характеристик выбросов и количественной оценки урона, наносимого ими приоритетному потоку.

Методические аспекты модернизации системы… Следующий шаг – исследование условий обслуживания потока ЗНП. В штатных ус ловиях ему предоставлена часть БН, свободная от ЗВП, т.е. известное количество r мест для ожидания за вычетом случайной величины длины L1 очереди заявок первого типа.

Нужно научиться рассчитывать эту величину. Далее ЗНП назначаются на обслуживание только при отсутствии ЗВП. Нужно научиться рассчитывать либо время, в течение кото рого система массового обслуживания (СМО) свободна от заявок первого типа, либо опе рировать параметром создаваемой ими загрузки, чтобы оценить ресурсы, предоставлен ные ЗНП. Тогда можно представить Марковской цепью и процесс обслуживания второго потока, чтобы найти количественные соотношения, связывающие вероятность потери за явки и время ожидания с параметрами СМО. В дополнение к штатному режиму, как и при анализе условий обслуживания ЗВП, следует учесть ситуации, при которых БН перепол няется заявками второго типа, и в системе возникает поток отказов в их обслуживании, не учтенный известными формулами.

С помощью аналогичных рассуждений нетрудно сформировать гипотезу равновесно го состояния для общего БН с приоритетным приемом заявок произвольного количества m входящих потоков, упорядоченных шкалой относительных приоритетов (рис. 2).

Выдвигаемая гипотеза состоит в 1 2 3 4 5 6 том, что равновес ное состояние СМО с относительными зона общего БН, свободная от заявок (1-6)-го потоков L зона общего БН, свободная от заявок приоритетами и (1-5)-го потоков приоритетным L зона общего БН, свободная приемом заявок m от заявок (1-4)-го потоков L5 потоков в общий зона, свободная БН емкостью r мест от (1-3)-го потоков L4 для ожидания мо зона 3-го жет быть представ потока L3 лено композицией L зона 2-го потока m моделей с одно родными входящи общий буферный накопитель объемом r мест для ожидания – L ми потоками. Для Рис. 2. Гипотеза равновесного состояния в общей очереди каждой i-й состав ляющей, описы вающей условия обслуживания i-го потока, должно вычисляться собственное значение количества ri' мест для ожидания и создаваемая всеми более приоритетными потоками за грузка канала. Учитываются дополнительные потери в условиях, называемых выбросами, i Рис. 3.

0, Семейство кривых i = f () для СМО с общим буферным на копителем и парамет 0, рами: n = 1;

m = 5;



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.