Разработка методов повышения точности и надежности навигации дальнемагистральных самолетов в ситуациях с неполной информацией

• Автор: Шаров, Валерий Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.22.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 184 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КАЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ НА ТОЧНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ АЭРОНАВИГАЦИИ

1.1. Аэронавигация как информационный процесс.

1.2. Требования к аэронавигации и возможности их реализации на современных ВС

1.2.1. Обзор характеристик точности и надежности аэронавигации.

Концепция V

1.2.2. Навигационная способность и показатель

1.2.3. Анализ общей погрешности системы

1.3. Краткая характеристика навигационного оборудования дальнемагистральных самолетов.
1.3.1. Оборудование современных отечественных самолетов .
1.3.2. Оборудование самолетов иностранного производства
1.4. Ситуации с неполной информацией, характерные для дальнемагистральных самолетов.
1.4.1. Классификация ситуаций
1.4.2. Актуальность разработки рекомендаций по повышению НС
1.4.3. Обзор существующих рекомендаций по действиям при искажениях
измерительной навигационной информации
Выводы по главе 1.
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СИТУАЦИЙ С НЕПОЛНОЙ
ЛЭРОНАВИГАЦИИННОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ
2.1. Пути совершенствования предполетного информационного обслуживания экипажей.
2.2. Исследование проблем информационного обмена
экипаждиспетчер в полете.
2.3. Разработка методов повышения качества обработки информации при полетах в Северной Атлантике
2.3.1. Особенности организации полетов в регионе
2.3.2. Анализ загруженности канала радиосвязи экипаждиспетчер
2.3.3. Классификация навигационных ошибок и разработка методов их
предотвращения
2.3.4. Обоснование предложений по изменению процедуры, применяемой в
МИРЗА при потере связи
Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ СИСТЕМ В СИТУАЦИЯХ С НЕПОЛНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ
3.1. Экспериментальная оценка характеристик точности инерциального счисления пути.
3.1.1. Методика сбора и обработки данных.
3.1.2. Обоснование выбора закона распределения погрешностей
3.1.3. Аналитическое выражение для двумерного распределения Лапласа
3.1.4. Оценка точности счисления
3.2. Разработка методов эффективного использования инерциальной информации
3.2.1. Анализ радиальных уходов
3.2.2. Послеполетный контроль как способ оценки точности ИНС.
3.2.3. Недостатки алгоритма ВСС и необходимость выбора ИНС
3.2.4. Выбор ИНС как задача принятия решшшя в ситуации разового
выбора варианта
3.2.5. Выбор ИНС в полете на основе теории оптимальных оценок.
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. МЕТОДЫ ЛОКСОДРОМИЧЕСКОЙ НАВИГАЦИИ ПРИ ОТКАЗЕ НАВИГАЦИОННОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЯ.
4.1. Локсодромия как альтернативная линия пути.
4.2. Способы приближения локсодромии к треку.
4.3. Исследование возможности применения магнитной локсодромии в аэронавигации.
4.4. Математическое моделирование навигации по локсодромии
4.4.1. Принципы построения, функции и структура имитационной модели
4.4.2. Начальные условия, модели погрешностей и навигационной деятельности экипажа
4.4.3. Краткая характеристика программ и анализ результатов
моделирования.
Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В приложениях приведены вспомогательные материалы, позволяющие более полно отразить содержание работы. Глава 1. Аэронавигация представляет собой процесс управления движением воздушного судна (ВС) по заданной пространственно-временной траектории (ПВТ). С точки зрения теории управления [, ] это процесс воздействия на объект управления (ВС) в результате которого он переходит в требуемое (целевое) состояние. Управляющим органом является навигационный эргатический комплекс (НЭК) [, ], включающий в себя экипаж и навигационный комплекс (НК). НЭК взаимодействует со службой управления воздушным движением (УВД) и управляет траекгорным движением через пилотажный комплекс - ПК (рис. Рис. X и состояния объекта У. Для рассматриваемой сложной системы данные векторы состоят из нескольких компонент, показанных на рис. Так, для оценки У, кроме данных измерений систем ВС, может использоваться информация о ВС от системы УВД, т. У={Увс, ^гувд}> а вектор X, как контролируемый вход системы, состоит из трех основных компонент-векторов: информации о среде от бортовых систем Хц, программы полета Хп и оперативной информации УВД: Х={ХИ, Хп, Хувд}. Разработка программы полета. Эта задача в основном решается на земле (Хпр), но в настоящее время, особенно для дальних полетов, характерны частые изменения программы в воздухе по указаниям УВД (одна из составляющих Хувд), связанные с широким применением зональной навигации - Ш4АУ. Определение в полете осведомляющей информации о векторе состояния ВС и параметрах среды. К составляющим вектора состояния относятся координаты ВС (ф, Х Б, Ъ А, Э), высота (), путевая скорость (^), курс (К), угол сноса (УС) и др. Параметры среды включают в себя характеристики ветра, метеоусловий, данные о рельефе и воздушной обстановке. Некоторые параметры состояния и среды экипаж получает от службы УВД (Уувд и Хувд), например, координаты по данным радиолокационного контроля, информацию об ограничениях по трассам и об опасных метсоявлениях. Перекодирование и обработка осведомляющей информации о векторе состояния' ВС и параметрах среды. Информация из систем координат датчиков преобразуется в навигационные системы координат и представляется в форме, в которой она будет использована в НК. При этом осуществляется комплексная обработка информации с использованием различных алгоритмов контроля достоверности и осреднения. НК. Переработка полученной информации в управляющую как сопоставление вектора состояния ВС с программой и выработка управления U. В современных НК эта задача автоматизирована, однако в ряде случаев для оперативного изменения траектории экипаж вмешивается в работу НК и на этом этапе. Из приведенного анализа следует, что, во-первых, в навигационном процессе используется большое количество разнообразной информации и искажение любого её вида может отразиться на качестве навигации, а во-вторых, что роль экипажа остается высокой на всех этапах процесса. Практика полетов показывает, что применение ряда технологических приемов может улучшить качество работы НЭК, поскольку наличие оператора обеспечивает дополнительную гибкость в выборе алгоритма управле1гия. Данное положение подтверждает и американо-европейская аэронавигационная комиссия RTCA/EUROCAE. В документе [] отмечается, что в переходный период многие из вводимых новых требований могут быть достигнуты за счет организационных и технологических методов даже в большей степени, чем усовершенствованием навигационных систем. Очевидно, «гго эти методы могут быть эффективными и в сложной аэронавигационной обстановке, в ситуациях с неполной информацией, особенно при выполнении дальних полетов. Ввиду большого разнообразия форм навигационной информации необходимо её классифицировать. Используемая для управления информация поступает из различных источников. Как видно из рис. AIP, сборники АНИ, навигационные базы данных (НБД), карты, NOTAM, Preflight Information Bulletin (PIB) - бюллетень предполетной информации, приборы, радиосвязь, визуальное наблюдение, навигационные расчеты, нормативные документы.