Анализ мобильной многопозиционной навигационно-посадочной радиосистемы для воздушных судов местных авиалиний

Решетневскце чтения

Любая подобная система неизбежно испытывает различного рода возмущения, источниками которых могут быть либо внешние воздействия, обусловленные случайными или систематическими изменениями окружающих условий, либо внутренние флюктуации, возникающие в самой системе в результате взаимодействия элементов. При исследовании эти системы представляются в виде стохастических моделей дискретных процессов (СМДП). Несмотря на успешное развитие и применение методов аналитического моделирования СМДП, основным методом исследования таких систем остается имитационное моделирование на ЭВМ с применением специализированных языков программирования.

За всю историю развития вычислительной техники было создано более 300 языков моделирования дискретных процессов. Одним из первых языков описа-

ния СМДП, появившихся в начале 1960-х гг., был язык блок-диаграмм, предложенный Гордоном, идеи которого оказались настолько плодотворны, что использовались во многих последующих разработках в нашей стране и за рубежом. На основе языка блок-диаграмм в 1970-х гг. был создан и в последующем адаптирован к ПК широко используемый в настоящее время для моделирования большого класса систем язык и система моделирования GPSS (General Purpose Simulation System - система моделирования общего назначения) [2].

Библиографические ссылки

1. Имитационное моделирование на языке GPSS / сост. А. А. Алтаев. Улан-Удэ : Изд-во ВСГТУ, 2001.

2. Бабич О. А. Обработка информации в навигационных комплексах. М. : Машиностроение, 1991.

A. S. Orlenko, M. V. Kovel, M. V. Tupkin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

FEATURES OF MODELLING OF NAVIGATING SATELLITE SYSTEMS

The authors consider a satellite system as well as a satellite system of functional addition and a land system of functional addition.

© Орленко А. С., Ковель М. В., Тюпкин М. В., 2011

УДК 621.396.932.1

С. В. Сафонов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

АНАЛИЗ МОБИЛЬНОЙ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ НАВИГАЦИОННО-ПОСАДОЧНОЙ РАДИОСИСТЕМЫ ДЛЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ МЕСТНЫХ АВИАЛИНИЙ

Предложен принцип формирования структуры многопозиционной радиотехнической навигационно-посадочной системы (НПС) для воздушных судов (ВС) местных авиалиний.

Эксплуатационные требования к НПС МВЛ. Технико-экономические аспекты НПС для МВЛ состоят в том, что наземное оборудование должно обладать небольшими массогабаритными характеристиками, легко подготавливаться к работе, не требовать предварительных облетов и, что самое главное, иметь возможность автономной работы, не требовать постоянного обслуживания и быть относительно недорогим. При этом будет проще размещать и эксплуатировать наземное оборудование в требуемых количествах. Дополнительное к штатному бортовое оборудование должно также обладать минимально возможными массогабаритными характеристиками и быть относительно недорогим. Это вытекает из самого назначения ВС МВЛ, количество которых велико.

Принципы построения отечественной НПС МВЛ. В работе [1] показано, что наиболее приемлемым для навигации и посадки ВС МВЛ является совместное использование наземных ненаправленных маяков-

ответчиков и аппаратурно сравнительно упрощенных ретрансляторов, взаимодействующих со штатной бортовой аппаратурой - радиолокаторами или дальномерами - в режиме «запрос-ответ». При этом местоположение ВС в горизонтальной плоскости при навигации и при посадке определяется с помощью бортового вычислительного устройства и радиолокатора или дальномера по ответным сигналам, как минимум, от двух маяков-ответчиков или маяка-ответчика и ретранслятора, расположенных каждый в своем пункте на перпендикуляре к проекции линии заданного пути или продолжению оси взлетно-посадочной полосы (ВПП). В вертикальной плоскости при посадке ВС его местоположение (угол места) определяется либо по информации радиолокационного высотомера, либо с помощью установки дополнительного маяка-ответчика с фиксированным их размещением относительно ВПП [2] (см. рисунок).

Эксплуатация и надежность авиационной техники

Определение местоположения ВС при посадке: 1, 2, 3 - маяки-ответчики КУ и углы опорной (заданной) траектории

Расстояние между пунктами размещения маяков-ответчиков определяется расчетной дальностью действия системы, которая для навигации составляет около 100 км (при высоте полета ВС около 6 км). При посадке зона действия системы по дальности -18,5 км [2; 3].

Новизна работы. Выходной информацией системы НПС МВЛ являются сигналы отклонения от опорных траекторий в обеих плоскостях в цифровом и аналоговом виде. Поскольку траектории полета формируются программно-бортовым вычислительным устройством, возможна навигация как относительно расположения маяков-ответчиков (нуль-вождение), так и в географической системе координат. Пульт управления дает возможность на борту воздушного судна производить выбор опорных траекторий, а также выбор вариантов размещения маяков-ответчиков (ретрансляторов) с одновременным их различением при навигации и посадке ВС [2; 3]. Следовательно, математическое определение местоположения ВС МВЛ позволяет с помощью одной и той же аппаратуры реализовать как автоматический (инструментальный), так и полуавтоматический (директорный) режимы управления полетом ВС как при навигации, так и при посадочных операциях ВС. В настоящее время такие функции выполняются различными типами оборудования. Применение в мобильной многопозиционной НПС МВЛ ретрансляторов, управляемых маяками-ответчиками по заданной программе [2], подчеркивает отличие такой системы от известных многопозиционных стационарных навигационных систем. Такая система ВС МВЛ может применяться не только для прямого определения их местоположения, но и для коррекции автономных инерциальных бортовых навигационных устройств; использоваться в качестве резервного средства навигации и посадки на магистральных авиатрассах и т. д. Эти возможности реализуются одними и теми же аппаратными средствами, но с изменением размещения маяков-ответчиков (ретрансляторов) и соответствующих программ обработки сигналов бортовым вычислительным устройством.

Преимущества системы заключаются в следующем:

1. Бортовое оборудование строится на принципах комплексирования штатного бортового оборудования -радиолокатора или прецизионного дальномера DME/P, а также радиолокационного высотомера. При этом дополнительными устройствами при любой комплексации являются пульт управления системой и вычислительное устройство на основе микропроцессорного комплекса.

2. Наземное оборудование представляет собой ненаправленные, необслуживаемые, малогабаритные маяки-ответчики (ретрансляторы) сантиметрового (для РЛС) или дециметрового (для DME) диапазона в количестве двух штук в каждом пункте размещения, которые легко разворачиваются и подготавливаются к работе.

3. Функционирование НПС в режиме «запрос-ответ» дает возможность с помощью одной и той же аппаратуры на борту, но с разным программным обеспечением решать задачу как навигации, так и посадки ВС.

4. Навигационно-посадочная система ВС МВЛ должна обеспечивать дальность действия не менее 100 км при навигации и 18,5 км при посадке ВС.

5. НПС МВЛ может функционировать на одной частоте, зависящей от типа бортовой РЛС или выбранного частотного канала DME. Такой подход предложен:

- для упрощения построения наземного приемопередающего оборудования;

- упрощения управления навигационно-посадоч-ной системой;

- минимизации объема доработок штатных бортовых радиолокаторов.

Указанная навигационно-посадочная радиомаячная система может использоваться как резервная (при наличии других навигационных и посадочных систем), а также для коррекции инерциальных систем навигации при полетах ВС на магистральных трассах.

Библиографические ссылки

1. Об использовании оборудования TACAN для навигации вертолетов // ЭИ ВТ. Сер. Системы навигации, посадки и УВД. 1993. № 4. С. 1-4.

Решетневские чтения

2. Кондрашов Я. В., Фиалкина Т. С. Мобильные многопозиционные дальномерные и разностно-дальномерные радиосистемы посадки летательных аппаратов // Электроника системами управления. 2008. № 2 (16). С. 77-84.

3. Кондрашов Я. В. Пути использования информации высотомерно-угломерно-дальномерных бортовых

датчиков и вычислительных средств в системе с радиомаяками-ответчиками для целей посадки, ближней и межсамолетной навигации // Методы управления системной эффективностью функционирования элек-трофицированных и пилотажно-навигационных комплексов, Авионика-95 : тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. (17-19 мая 1995, г. Киев). Киев, 1995. С. 106-107.

S. V. Safonov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

ANALYSIS OF MOBILE NAVIGATION MULTI-LANDING RADIO SYSTEM FOR AIRCRAFT OF LOCAL AIRLINES

A principle of formation of multi-site electronic structure navigation and landing systems for aircraft of local airlines.

© Сафонов С. В., 2011

УДК 621.396.932.1

Д. А. Харитонов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ БОРТОВЫХ УСТРОЙСТВ РЕГИСТРАЦИИ

Наличие информации бортового устройства регистрации позволяет после ее обработки и анализа предпринять необходимые предупредительные меры для исключения аварийных ситуаций, а в случае возникновения летного происшествия - установить истинную причину происшествия.

Бортовые устройства регистрации (БУР) предназначены для регистрации параметров, накопления и сохранения информации об условиях полета, техническом состоянии оборудования летательного аппарата, действиях экипажа по управлению летательным аппаратом и другой летной информации. Наличие этой информации позволяет после ее обработки и анализа предпринять необходимые предупредительные меры для исключения аварийных ситуаций (выявление ошибок летного и инженерно-технического состава, выявление отказов оборудования и т. д.), а в случае возникновения летного происшествия - установить истинную причину происшествия [1].

Структурная схема регистрации и прогнозирования состояния бортового оборудования показана на рисунке. Информация от датчиков первичной информации поступает на блок преобразования параметров. В блоке преобразования параметров происходит преобразование сигналов, поступающих от датчиков первичной информации, в цифровой сигнал (фильтрация, усиление, если необходимо - выпрямление, преобразование «напряжение-частота», счет цифровых импульсов). В этом блоке также происходит формирование сигнала об исправности системы регистрации. Информация в цифровом виде со счетчиков блока

преобразования параметров поступает в блок регистрации параметров.

Блок регистрации параметров содержит программируемые процессоры, которые управляют работой всей системы и производят преобразование сигналов в последовательный код формата RS - 232С, запись информации на оперативную память одного из процессоров блока регистрации параметра. Также в этом блоке формируется необходимая служебная информация (бортовой номер воздушного судна, бортовое время и т. д.). Затем информация из оперативной памяти процессора в последовательном коде RS - 232С поступает в блок накопления информации, где она хранится в течение всего полета.

При обслуживании воздушного судна после выполненного полета информация из блока накопления информации переносится в ПЭВМ, где с помощью программного обеспечения расшифровывается и анализируется. По полученным данным расшифровки лицо, принимающее решение, отбирает необходимую информацию о параметрах работы бортового оборудования и заносит ее в исходные данные программного продукта системы прогнозирования. На данный момент существует программная реализация одного из методов прогнозирования PR0GN0Z - метода га-