Анализ процессов обновления бортовых баз данных

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

УДК 621.396.932.1

Г. В. Шкляев Научный руководитель - А. М. Игошин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ОБНОВЛЕНИЯ БОРТОВЫХ БАЗ ДАННЫХ

Приведены результаты обзора процессов обновления бортовых баз данных. Дана краткая характеристика существующих баз данных, выделены особенности и возникающие проблемы при их использовании.

В настоящее время в связи с бурным внедрением цифровых технологий в авиацию появляется возможность уменьшить влияние человеческого фактора, тем самым повысить безопасность полетов. Сегодняшние бортовые системы способны обеспечить полет полностью от взлета до руления к месту стоянки. Все это благодаря развитию спутниковых навигационных систем и инерциальных навигационных систем, работающих в составе бортового навигационного комплекса.

Базы аэронавигационных данных обеспечивают бортовое навигационное оборудование необходимой информацией с целью осуществления безопасного полета от взлета и до посадки в автоматическом или автоматизированном режимах. Они используются в таких системах как спутниковые навигационные системы, вычислительные системы самолетовождения (ВСС-85 и ВСС-95 самолетов Ту-204-100, Ту-214 и Ил-96-300) или системы управления полетом (Flight Management System FMS самолетов Boeing 767, 737), а также в системах раннего предупреждения близости земли (СРПБЗ).

База аэронавигационных данных спутниковых систем и вычислительных систем самолетовождения включает в себя три взаимосвязанные базы данных:

- основную базу данных;

- базу пунктов пользователя;

- базу маршрутов пользователя.

Основная база аэронавигационных данных поставляется специальными предприятиями, такими как Центр аэронавигационной информации гражданской авиации (ФГУП «ЦАИ ГА») и корпорация Jeppesen Gmbh, Объем базы аэронавигационных данных и ее содержание незначительно изменяется в зависимости от типа навигационной системы.

База пунктов пользователя обеспечивает хранение информации о пунктах, введенных пользователем. А база маршрутов - о маршрутах пользователя с включением в каждый маршрут пунктов из основной базы или базы пользователя.

В базе данных содержится информация об аэропортах мира, радиомаяках VOR и ненаправленных маяках NDB, точках пересечения трасс, границах воздушного пространства.

База данных для систем раннего предупреждения близости земли отличается от чисто навигационных баз данных. Она включает в себя навигационные данные об аэропортах, данные о препятствиях в зоне аэропорта, данные о рельефе подстилающей поверхности земли. Поставщиками такой базы данных являются в основном сами производители систем

раннего предупреждения близости земли, берущие информацию от поставщиков топографических данных (таких как ОАО «Севзапгеоинформ»).

Принципиально для всех типов баз данных существует необходимость обновлять данные в базе в соответствии с принятым во всем мире стандартом ICAO - AIRAC (Aeronautical Information Regulation and Control). Аэронавигационные данные обновляются не реже, чем раз в 28 дней, данные о рельефе обновляются не реже, чем раз в 6 месяцев. Это связано с тем, что постоянно происходит процесс уточнения аэронавигационной информации: закрытие-открытие аэропортов, взлетно-посадочных полос, уточняются координаты пунктов маршрута и др.

Процесс обновления в два этапа: получение базы данных у производителя и загрузка базы данных в бортовое оборудование.

В основном для получения базы данных у производителя (поставщика) используется глобальная сеть Internet: доступ к серверу поставщика через его сайт или на прямую посредством специальной программы; электронная почта e-mail. Реже используется обычные почтовые службы.

Загрузка баз данных в бортовое оборудование производится несколькими способами свой для каждой системы.

Так для вычислительной системы самолетовождения ВСС-95 самолетов Ил-96-300 и Ту-214 используется ноутбук и соединительный кабель, при этом загрузка производится прямо на борту воздушного судна непосредственно в оборудование. Предыдущая версия вычислительной системы самолетовождения ВСС-85 самолета Ту-204-100 обновляется через стационарный загрузчик-адаптер, связывающий компьютер со съемными модулями памяти вычислителя. Для обновления баз данных в картриджах таких спутниковых GPS-приемников как Trimble 2000 Approach plus и Garmin GPS 155TS0(150) используется специальные программа и Card Reader от фирмы Jeppesen, которые позволяют загружать базы данных с сервера сайта фирмы сразу на картридж GPS-приемника. Обновление базы данных в картридже спутниковых GPS-приемников Allied Signal KLN-90B производится аналогично обновлению ВСС-95, то есть через соединительный кабель. Системы раннего предупреждения земли обновляются двумя способами: в первом случае, информация с компьютера записывается на Compact Flash, который является частью системы СРПБЗ; во втором случае, используется переносной загрузчик-адаптер, на который предварительно

Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »

записывается база данных, а затем с него в систему СРПБЗ на борту воздушного судна.

Базы данных для вычислителей систем самолетовождения и систем раннего предупреждения близости земли имеют исходный формат АЯШС-424. При помощи специальных программ база конвертируется из формата АЯШС-424 в формат бортовой аппаратуры и только затем загружается в бортовую аппаратуру. В случае со спутниковыми приемниками база данных скачивается с серверов фирм сразу в бортовом формате и загружается на картриджи вР8-приемников без дополнительных преобразований.

Вывод: Работая с бортовыми базами данных (ББД), а именно аэронавигационными (НБД) и рельефа местности (БДР), авиационная цифровая вычислительная техника лишена такой важной составляющей, как возможность оперативного обновления этих данных. Это необходимо для безопасного выполнения полетов при возникновении сложных си-

туаций, изменении маршрута, смене циклов AIRAC (Aeronautical Information Regulation and Control), сбоях или появлении ошибок в работе баз данных (БД) ВСС, СРПБЗ или СНС. Под оперативным обновлением подразумевается обновление ББД по линиям передачи данных (ЛПД). Для повышения эксплуатационных качеств бортовых систем (ВСС, СРПБЗ, СНС), работающих с базами данных, необходимо внедрить комплекс оперативного информационного сопровождения бортовых аэронавигационных систем.

Библиографические ссылки

1. Соловьев Ю. А. Спутниковая навигация и ее приложения. М. : Эко-Трендз, 2003.

2. Гоголь В. А. Основы системы спутниковой навигации : учеб. пособие. Красноярск, 2001.

© Шкляев Г. В., Игошин А. М., 2010

УДК 621.396.932.1

А. А. Щербинин Научный руководитель - В. М. Мусонов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ МЕЖДУ СИГНАЛАМИ АЗИМУТАЛЬНОГО КАНАЛА VOR

Рассмотрен измеритель фазовых сдвигов между низкочастотными сигналами азимутального канала VOR, предназначенный для изучения принципа работы азимутального радиомаяка стандарта ИКАО.

Фазоизмерительный принцип уже более 50 лет используется в радиосистеме ближней навигации VOR стандарта ИКАО [1]. В нем использован компенсационный метод, который основан на применении образцового фазовращателя, компенсирующего измеряемый фазовый сдвиг. Сравнение фазовых сдвигов производится при помощи нуль-индикатора.

В азимутальном измерителе сигнал опорной фазы, не зависящий от местоположения объекта, и азимутальный сигнал, формируются на выходах приемного устройства и подаются на входы измерителя. Фаза азимутального сигнала относительно опорного определяет ориентацию объекта по отношению к радиомаяку. Этот сигнал фильтруется приемным устройством и поступает на верхний вход измерителя.

В фазовращателе ФВ (рис. 1) фаза сигнала, поступающего на Вх1, сдвигается с помощью электродвигателя ЭД, после чего вновь сдвигается на п/2 и подается на фазовый детектор ФД. Выходное напряжение ФД при некотором упрощении можно представить в виде

^вых = KUmVmiUh + U2m2)V2 CCS

поэтому нулевому напряжению на выходе ФД соответствует разность фаз входных сигналов, равная п/2. На второй вход ФД подается азимутальный сигнал. Выходное напряжение ФД преобразуется в пропорциональное ему переменное напряжение час-

тотой 400 Гц, фаза которого зависит от знака напряжения на выходе ФД. В зависимости от фазы питающего напряжения ЭД вращает ось фазовращателя по часовой или против часовой стрелки, пока напряжение на выходе ФД не станет равным нулю. После завершения работы электродвигателя значение угла поворота ФВ, численно равное азимуту точки приема, передается на индикатор азимута и в систему автоматического управления САУ. Инерционность электромеханической системы управления фазовращателем обеспечивает высокую помехоустойчивость данной компенсационной системы измерения фазового сдвига.

Фазометры с преобразованием фазовый сдвиг -временной интервал [2] получили распространение при измерении разности фаз в частотном диапазоне от единиц герц до сотен килогерц и выше. В них используется прямое преобразование временного интервала в фазовый сдвиг ф согласно уравнению

ф = к

где Л/ - временной интервал, соответствующий измеряемому значению ф; Т - длительность периода сигналов; к - константа, представляющая собой гра-дуировочный коэффициент.

При к = 360 размерность соответствует градусам фазы. Реализация алгоритма (2) может выполняться как в аналоговой, так и в цифровой форме. Вариант аналогового фазометра приведен на рис. 2, а на рис. 3 показаны временные диаграммы его работы.