Обеспечение безопасности полетов в системах визуализации тренажеров с учетом влияния закона Эммерта

• Автор: Кадышев, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.22.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

1.1. Анализ статистических материалов авиационных

происшествий.

1.1.1. Состояние безопасности полетов в гражданской авиации государствучастников Соглашения о гражданской авиации и об использовании воздушного пространства.

1.1.2. Состояние безопасности полетов в мировой гражданской авиации

1.1.3. Факторы, влияющие на безопасность полетов при заходе на посадку

1.2. Ошибки зрительного восприятия как составляющая

человеческого фактора

1.2.1. Человеческий фактор.

1.2.2. Восприятие пространства человеком.

Пространственная ориентировка.

1.2.3. Потеря пространственной ориентировки

1.2.4. Элементы теории зрительного восприятия. Закон Эммерта
1.3. Методы предотвращения ошибок зрительного восприятия
при заходе на посадку
1.4. Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЗАКОНА
ЭММЕРТА ПРИ ВИЗУАЛЬНОМ ЗАХОДЕ НА ПОСАДКУ
2.1. Концептуальная модель закона Эммерта.
2.2. Разработка математической модели закона Эммерта, основанная на геометрической оптике.
2.3. Оценка по1решности восприятия ВПП в натурных условиях и при имитации закона Эммерта на тренажерах
2.4. Определение требований к математическому описанию ВПП, обеспечивающих заданную точность имитации
2.5. Математическая модель движения ВС по ВПП сложного рельефа и ее реализация в системах визуализации тренажеров ВС.
2.6. Существующие модели движения ВС на участке снижения по глиссаде и при пробеге по ВПП.
2.7. Выводы.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, РЕАЛИЗУЮЩЕГО ВИЗУАЛИЗАЦИЮ ВПП ЛЮБОГО РЕЛЬЕФА ПРИ СНИЖЕНИИ ПО ГЛИССАДЕ И ПРОБЕГЕ ПО НЕЙ .
3.1. Выбор модели разработки программного обеспечения.
3.2. Разработка программного обеспечения
3.2.1. Постановка задачи
3.2.2. Разработка концептуальной модели, выявление основных элементов системы
3.2.3. Выбор методологии написания программы
3.2.3.1. Методология процедурноориентированного программирования.
3.2.3.2. Методология структурного
программирования
3.2.3.3. Методология объектноориентированного
программирования.
3.2.4. Формализация переход к математическим моделям, создание алгоритма и написание программы для введения в состав ПО системы визуализации тренажера
3.2.4.1. Создание класса, описывающего аэродром
3.2.4.2. Создание класса, описывающего самолет.
3.2.4.3. Функция, описывающая снижение по глиссаде планирование
3.2.4.4. Функция, описывающая движение во время выравнивания.
3.2.4.5. Функция, описывающая движение во время выдерживания.
3.2.4.6. Функция, описывающая пробег по ВПП
3.2.4.7. Блоксхема этапа посадки
3.2.4.8. Краткий листинг программы, описывающий класс 8ашо1е
3.2.4.9. Использование создание конструкторов
3.3. Определение производительности оборудования
3.4. Выводы.
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В ТРЕНАЖЕРЫ С ФИКСИРОВАННОЙ БАЗОЙ.
4.1. Устройство и принцип работы существующих авиационных тренажеров
4.2. Классификация авиационных тренажеров.
4.3. Внедрение разработанного программного обеспечения в тренажеры с фиксированной базой при первоначальном обучении курсантов и переподготовке летного состава
4.4. Использование разработанного программного обеспечения в процессе подготовки экипажа к предстоящему полету.
4.5. Внедрение разработанного программного обеспечения в состав бортовых ЭВМ.
4.5.1. Внедрение разработашюго программного обеспечения в персональные ЭВМ экипажа
4.5.2. Внедрение разработанного программного обеспечения в бортовые вычислительные системы воздушного судна
4.5.3. Внедрение разработанного программного обеспечения в состав проектируемых систем интеллектуальной поддержки
4.6. Внедрение разработанного программного обеспечения в вычислительные системы ПАСОП для прогнозирования места вынужденной посадки по курсу ВС.
4.7. Внедрение разработанного программного обеспечения
при аттестации и сертификации ВПП авиапредприятий
4.8. Способы получения рельефа местности как массива исходных данных для работы программного обеспечения
и получения визуальной информации.
4.9. Расчет возможного предотвращенного ущерба за счет повышения безошибочного зрительного восприятия пилота
4Вывод ы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ВВЕДЕНИЕ


За успехи в научнотехническом творчестве. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 статья в сборнике, рекомендованном ВАК РФ. Результаты диссертационной работы внедрены в разработку авиационных тренажеров. Опыт внедрения показал, что для обеспечения качественной тренажерной подготовки с приобретением адекватных навыков пилотирования важно не упустить из виду ни одного фактора, способного повлиять на безопасность полетов. О внедрении результатов диссертационной работы в разработку тренажеров имеются акты внедрения. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из наименований. Общий объем диссертации составляет 6 страниц основного текста, содержащих рисунков и 2 таблицы. Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, описаны объект и предмет исследования, определены основные методы, цели и задачи исследования, охарактеризована научная новизна и практическая значимость работы, изложено краткое содержание диссертации, сформулированы основные положения, выносимые на защиту. В первой главе на основе статистических данных выявлены негативные факторы, способные привести к летному происшествию при заходе на посадку, среди которых составляет воздействие на пилота визуальных иллюзий. Рассмотрены основные положения теории зрительного восприятия и выявлена природа возникновения ошибок зрительного восприятия, обусловленных законом Эммерта. Закон Эммерта лежит в основе большинства зрительных иллюзий, связанных с неверным представлением о размерах предметов или расстояния до них. Закон Эммерта устанавливает наличие прямопропорциональной зависимости между величиной последовательного образа и расстоянием до этой поверхности. Проанализированы существующие методы предотвращения ошибок зрительного восприятия и выявлены их недостатки, в частности, в тренажерной подготовке, заключающиеся в следующем если обучение происходит на тренажере, на котором рельеф полосы учитывается с недостаточной точностью, или же не учитывается вообще, обучаемый получает недостоверные навыки по посадке ВС на ВПП, т. ВПП имеет рельеф, который влияет на зрительное восприятие пилота при посадке. Если пилот не делает поправки на неровность рельефа, то он воспринимает изменение угла зрения как изменение расстояния, что может привести к катастрофическим последствиям. Во второй главе поставлена задача разработки методов предотвращения влияния закона Эммерта, для решения которой построена и исследована концептуальная модель закона Эммерта. Для более детального изучения влияния закона Эммерта на пилота при заходе на посадку и определения требований для обеспечения необходимой точности его имитации в системах визуализации тренажеров ВС разработана математическая модель закона Эммерта, получены математические зависимости, проведено их исследование и выявлено наличие экстремума максимальной ошибки. Для определения дискрета, необходимого для точного воспроизведения рельефа полосы в системах визуализации тренажеров, получено разложение в ряд Фурье функции, описывающей ВПП. Данное разложение дает возможность при помощи теоремы Котельникова определить минимальное количество точек, необходимое для отображения ВПП с заданной погрешностью. Это необходимо для того, чтобы достоверно отобразить ВПП в тренажерах и учесть, в частности, возникновение визуальных иллюзий, связанных с законом Эммерта. Для более точного визуального воспроизведения пробега ВС по ВПП глазами пилота построена эквидистантная кривая, являющаяся искомой траекторией движения глаз пилота. После составления и рассмотрения кинематической модели движения ВС в областях изменения рельефа ВПП, выведена формула изменения направления взгляда пилота при пробеге по рельефу ВПП. В конце главы разработана математическая модель движения ВС по ВПП сложного рельефа и ее реализация в системах визуализации тренажеров ВС и рассмотрены существующие модели движения ВС на участке снижения по глиссаде и при пробеге по ВПП.