Оценка влияния введения процедур адаптации в систему радиосвязи ВЧ-диапазона на показатели уровня безопасности полетов

УДК 621.396

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВВЕДЕНИЯ ПРОЦЕДУР АДАПТАЦИИ В СИСТЕМУ РАДИОСВЯЗИ ВЧ-ДИАПАЗОНА НА ПОКАЗАТЕЛИ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

В.В. МАСЛОВ

Статья представлена доктором технических наук, профессором Демидовым Ю.М.

Даются количественные оценки изменения уровня безопасности полетов, если в связной радиосистеме ВЧ-диапазона применить методы адаптации.

Ключевые слова: адаптация, радиосвязь, безопасность полетов.

Безопасность полетов воздушных судов (ВС) в значительной степени зависит от качества ведения радиосвязи между экипажем ВС и диспетчером управления воздушным движением (УВД).

Известно, что утеря радиосвязи приравнивается к особым случаям в полете, что равносильно отказу двигателя, возникновению пожара и т.д. [1]

В Российской Федерации имеются регионы, где отсутствует единое радиосвязное поле ОВЧ-диапазона (основное для гражданской авиации) и приходится пользоваться ВЧ-радиодиапазоном. Но, как известно, распространение радиоволн ВЧ-диапазона подвержено замираниям сигнала, возникновению аномальных явлений из-за возмущений ионосферы, что, в конечном итоге, может приводить к потере радиосвязи. Поэтому для систем радиосвязи ВЧ-диапазона необходимо вводить методы адаптации, которые могут компенсировать возникновение соответствующих замираний сигнала [2].

В данной работе рассмотрим взаимосвязь показателей уровня безопасности полетов с качеством ведения радиосвязи и оценим изменение показателей уровня безопасности полетов при условии, что в канале ВЧ-радиосвязи (основного для данного региона) вводятся методы адаптации.

В качестве основного показателя качества функционирования канала радиообмена между диспетчером УВД и экипажем ВС выступает отношение сигнал/шум + помеха, действующее на входе радиоприемного устройства [3]

4 = ттт '

Рп

где Рс - мощность полезного сигнала, Рш - мощность шума, Рп - суммарная мощность действующих помех.

Для радиоканала ВЧ-диапазона формулу (1) следует несколько трансформировать, а именно

"= 7 'Рс

Рш + Рп

где у - коэффициент, характеризующий аномальное затухание сигнала ВЧ-радиоканала в ионосфере, 0 < у < 1.

Отсутствию затуханий сигнала будет соответствовать у = 1, а отсутствию радиосвязи будет соответствовать у = 0.

Снижение качества функционирования канала радиосвязи ниже допустимого уровня обуславливает задержки в передачи команд и сообщений, что может приводить к появлению конфликтных ситуаций и росту загруженности диспетчера. Поэтому, независимо от причин снижения q ниже допустимого уровня должно рассматриваться, как отказ канала радиосвязи.

Отказы каналов радиосвязи с позиции экипажа ВС и диспетчера УВД проявляются в виде отсутствия подтверждений в приеме информации, что приводит к необходимости проведения повторных процедур информационного обмена, т.е. к переспросам. Под переспросом понимается

событие, при котором в момент обращения радиоканал неработоспособен или работоспособен в течение времени tp, которое меньше длительности сеанса связи тсс. Отсюда вероятность переспроса Рп можно записать в виде

рп Ротк Рраб (^р ^ тсс) ,

где Ротк, Рраб - соответственно, вероятности застать канал радиосвязи в неработоспособном или работоспособном состоянии в произвольной момент времени.

В случае недостаточного качества функционирования ВЧ-радиоканала (появление аномальных замираний сигнала) из-за необходимости проведения повторных процедур может возникнуть ситуация, когда диспетчер УВД не будет располагать необходимым временным ресурсом для передачи команд по парированию возникающих потенциально конфликтных ситуаций (ПКС) и это может привести к переходу от ПКС к КС.

Таким образом, в качестве характеристики безопасности полетов в части, отражающей влияние надежности функционирования ВЧ-радиоканалов, можно использовать вероятность опасного сближения ВС при наличии ПКС и статистические характеристики числа опасных сближений за определенное время полетов ВС в данной зоне ответственности УВД.

Получим взаимосвязь между вероятностью опасного сближения ВС Рос и вероятностью переспросов Рп.

Пусть интенсивность речевого радиообмена ц линейно связана с интенсивностью воздушного движения X, а частота возникновения ПКС FnKC зависит в квадратичной степени от плотности воздушного движения q в данной зоне ответственности УВД, а плотность воздушного движения q линейного связана с интенсивностью воздушного движения X через коэффициент пропорциональности тср, который показывает среднее время нахождения в зоне ответственности УВД одного ВС, тогда для нормативного значения Роснор с учетом требований Международной организации Г А (ИКАО) [4] получим

Роснор = 5  10-*  ,

М -ср

где £ - некоторый коэффициент пропорциональности, который определяется конкретно для данной зоны ответственности УВД.

Примем, что увеличение длительности одного сеанса связи при наличии переспросов по отношению к среднему значению времени одного сеанса связи пропорционально увеличению интенсивности сеансов связи при наличии переспросов по отношению к интенсивности сеансов связи без переспросов, тогда получим следующее соотношение

„ 5  10_4-£1 „ л2

Роснор = ц2 -2

М -ср

где £1 - новый коэффициент пропорциональности.

Если для величин, входящих в соотношение (4), принять некие типовые значения, то получим следующее

Роснор = 1,25  10-4

В соответствии с формулой (5) на рис. 1 показана зависимость изменения Роснор от Рп.

Если предположить, что процедуры адаптации построены таким образом, что переспросы исчезают, то, в соответствии с рис. 1 можно сделать заключение об эффективности введения адаптации. Так, например, если до введения адаптации в каждом сеансе связи возникал один переспрос, то после введения адаптации вероятность нормативного значения опасного сближения ВС изменяется в сторону улучшения на 19%, а при, например, вероятности переспроса равной 0,2, соответствующее улучшение вероятности нормативного опасного сближения достигает 36%. Приведенные цифры следует считать достаточно условными, но они отчетливо показывают качественную тенденцию.

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0 ОД 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Рп

Рис. 1. Зависимость Роснорм от изменения Рп

ЛИТЕРАТУРА

1. Наставление по производству полетов в гражданской авиации (НПП ГА -85) - М.: Воздушный трансферт, 1985.

2. Кузьмин Б.И. Сети и системы авиационной цифровой электросвязи. Авиационная электросвязь в условиях реализации Концепции ИКАО - ИАТА CNS/ATM в Российской федерации - CAS.: ООО «Агентство ВиТ-принт», 2003. - Ч. 3.

3. Назаров М.В., Кувшинов Б.И., Попов О.В. Теория передачи сигналов. - М.: Связь, 1970.

4. Обслуживание воздушного движения. Приложение 11 к Конвенции о Международной гражданской авиации. ICAO, 1995.

ESTIMATION OF INFLUENCE OF ALE PROCEDURES INTRODUCTION IN HF RADIO COMMUNICATION SYSTEM ON FSL'S INDICATORS

Maslov V.V.

In this work are considered the influence of usage of automatic link establishment procedures in HF radio communication systems on the level of flights safety.

Key words: adaptation, communication, flight safety.

Сведения об авторе

Маслов Владимир Владимирович, 1967 г.р., окончил МВТУ им. Баумана (1990), ведущий инженер ОАО «Азимут», автор 4 научных работ, область научных интересов - системы адаптивной связи, цифровая обработка сигналов.