автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация процессов контроля и диагностики в системах железнодорожной автоматики и телемеханики на основе волноводно-оптических технологий

□□3489618

На оравах рукописи

Прокопенко Сергей Анатольевич

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ

В СИСТЕМАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ НА ОСНОВЕ ВОЛНОВОДНО-ОПТИЧЕСКИХ

ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность: 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (на транспорте)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 ДЕК 2009

Ростов-на-Дону - 2009

003489618

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» (РГУПС)

Научный руководитель:

кандидат технических наук, профессор Долгий Игорь Давидович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кравцов Юрий Александрович

кандидат технических наук, профессор Родзин Сергей Иванович

Ведущая организация:

Открытое акционерное общество

«Научно-исследовательский и проекгно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (ОАО «НИИАС»)

. Защита состоится « 28 ».декабря 2009 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.010.03 при Ростовском государственном университете путей сообщения по адресу: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУПС

Автореферат разослан « 27 » ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

М.А. Бутакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Принятая Федеральная программа «Модернизация транспортной системы России на 2002 - 2010 годы» требует осуществить поэтапное повышение скоростей движения пассажирских поездов с увеличением протяженности полигона скоростного движения до 8 тыс. км. Реализация программы возможна не только за счет выбора стратегии управления процессом перевозок (УПП), но и за счет выбора технологий, которые станут основой для новых систем железнодорожной автоматики, телемеханики (СЖАТ). Основными стратегическими задачами научно-технического развития в области СЖАТ являются:

• Современные системы цифровой связи.

• Автоматизация функции управления движением поездов.

• Качественное сокращение количества сбоев в работе автоматической локомотивной сигнализации.

• Спутниковые технологии координатного управления движением поездов.

• Обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств.

• Переход на необслуживаемые устройства с автоматической оценкой пре-дотказного состояния.

• Разработка принципиально новых систем диагностики и мониторинга объектов инфраструктуры и подвижного состава.

• Расширение функций безопасности станционных систем управления и автоматизация управления на сортировочных станциях.

• Автоматизация контроля состояния инфраструктуры и подвижного состава, в том числе с использованием спутниковых технологий.

В настоящее время реализуется задача по разработке и внедрению малооб-служиваемых и необслуживаемых СЖАТ. При этом учитывается опыт эксплуатации систем предшествующих разработок. Особое внимание в области СЖАТ уделяется разработке и внедрению устройств, систем технической диагностики и мониторинга (СТДМ). Намеченные мероприятия направлены на своевременное выявление предотказных состояний объектов инфраструктуры, подвижного состава и снижение влияния человеческого фактора. За счет указанных мероприятий предполагается сократить количество браков и сбоев в работе железнодорожного транспорта.

Заметный вклад в развитие СЖАТ внесли известные отечественные ученые: Беляков И.В., Бочков К.А., Брылеев А.М., Гавзов Д.В., Долгий И.Д., Дмитренко И.Е., Иванченко В.Н., Казаков A.A., Кравцов Ю.А., Лисенков В.М., Пенкин Н.Ф., Поплавский A.A., Розенберг E.H., Сапожников В.В., Сапожников Вл. В., Соболев Ю.В., Явна A.A. и др.

Современные СТДМ включает в себя датчики (сенсоры), микропроцессорный измерительный комплекс, линии связи. Наличие помех во всем информационно-измерительном тракте приводит к необходимости разработки специализированного программного обеспечения для качественного распознавания полезной информации на фоне шумов. Поэтому для увеличения помехозащи-

щенности в различных динамических системах в настоящее время широкое применение нашли методы линейной и нелинейной фильтрации.

Но, несмотря на бурные успехи теории стохастического управления и фильтрации за последнее тридцатилетие, создающие зачастую иллюзию ее завершенности, за рамками полного теоретического разрешения остаются еще многие вопросы управления динамическими системами в условиях неопределенности. Поэтому для улучшения качественных характеристик работы существующих систем и СЖАТ нового поколения в диссертационной работе были разработаны и предложены на основе новых информационных технологий базовые элементы СЖАТ, структуры СЖАТ и принципы их работы, исследовались методы оптимальной фильтрации информационных сигналов в СЖАТ. В целом, диссертационная работа направлена на создание автоматизированных систем контроля и управления, обеспечивающих высокий уровень безопасности движения поездов.

Цель диссертационного исследования - разработка алгоритмического обеспечения процесса идентификации подвижных единиц и параметров верхнего строения пути в задачах диагностики и мониторинга объектов инфраструктуры и подвижного состава, осуществляемых на основе применения вол-новодно-оптических технологий (ВОТ).

Объект исследования - системы автоматизированного управления процессом перевозок и обеспечения безопасности движения поездов.

Предмет исследования - методы и алгоритмы построения автоматизированных систем контроля и идентификации станционных технологических процессов на основе использования ВОТ.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были решены следующие задачи:

1. Проведен анализ и обзор современных отечественных и зарубежных систем автоматизированного управления движением поездов, средств диагностики и мониторинга.

2. Осуществлен синтез волноводно-оптических устройств автоматизированного контроля элементов ЖАТ и параметров верхнего строения пути.

3. Разработан и предложен принципиально новый универсальный волно-водно-оптический датчик (ВОД) для автоматизации процесса идентификации подвижных единиц и параметров верхнего строения пути как функциональный аналог рельсовых цепей (РЦ), спутниковой навигации (СН), путеизмерительных вагонов.

4. Разработана новая модель и синтезированы основные функциональные узлы волноводно-оптической централизации.

5. Впервые получены уравнения оценивания параметров сканирующего оптического импульса ВОД на основе применения нелинейного фильтра Кал-мана.

6. Разработан универсальный алгоритм параметрической идентификации параметров сканирующих импульсов ВОД, позволяющий проводить точное оп-

"рздогенив жестотголожения подвижных единиц и контролировать техническое----

состояние верхнего строения пути.

Методы исследования основываются на применении теории вероятностей, теории нелинейной фильтрации, методов параметрической идентификации. Данные методы позволяют повысить потенциальную точность идентификации за счет использования вместо традиционного среднеквадратического критерия более общих вероятностных критериев, нелинейно зависящих от плотности распределения.

В качестве инструментально-методического аппарата были использованы визуальные средства математического моделирования МАТЬАВ 7.0.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработаны новые методы автоматизации процессов управления и контроля состояния устройств ЖАТ, основанные на применении адаптивных стохастических моделей и позволяющие повысить точность и оперативность получения диагностической информации.

2. Предложен новый метод автоматизации процессов контроля параметров верхнего строения пути и перемещения подвижных единиц, основанный на использовании разработанного в работе ВОД.

3. Разработан алгоритм оценивания параметров нелинейных стохастических процессов мониторинга и диагностики в условиях помех, обусловленных неидеальностью волноводно-оптического тракта передачи информации и внутренними шумами приемника.

4. Впервые решена задача параметрической идентификации сканирующих оптических импульсов универсального ВОД в условиях помех на основе предложенного в работе нелинейного вероятностного критерия.

Теоретическая и практическая значимость. Разработанные в результате диссертационного исследования универсальные базовые элементы ЖАТ, функциональные узлы и модель оптической централизации на основе ВОТ могут применяться как в действующих СЖАТ (в устройствах диагностики и мониторинга, автоматизированных системах У1111), так и при синтезе систем нового поколения. За счет применения ВОТ обеспечивается: ЭМС (в силу отсутствия влияния электромагнитных помех на распространение светового потока в оптическом волноводе), электробезопасность, высокая информативность, малое энергопотребление, охват протяженных и удаленных контролируемых объектов.

Разработанный помехоустойчивый алгоритм параметрической идентификации подвижных единиц и мониторинга состояния верхнего строения пути позволяет как с большей точностью определять местоположение подвижных единиц по сравнению с РЦ, СН, так и применять его в различных приложениях диагностики и мониторинга независимо от среды распространения сканирующих сигналов.

Это, в свою очередь, значительно расширяет область применения предложенных алгоритмов диагностики и мониторинга не только в области железнодорожного транспорта, но и в других областях техники.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты работы докладывались й обсуждались на семинарах кафедры «Автоматика и телемеха-" ниха на железнодорожном транспорте» РГУПС; на Всероссийской научно-

практической конференции «Актуальные проблемы развития технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики», Ростов-на-Дону, 2002 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт 2004», г. Ростов-на-Дону, 2004 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развитая транспортного комплекса», г. Самара, 2009 год.

Публикации, патенты. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК, опубликовано 6 печатных работ. Получено 4 патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 132 наименований и двух приложений. Общий объем работы -154 страницы, 34 рисунка, 3 таблицы, 3 диаграммы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цели и основные задачи исследования, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, указаны сведения о публикациях, приведена струетура диссертационной работы.

В первой главе проводится анализ инновационных направлений научно-технического развития ОАО «РЖД». Дан обзор отечественных и зарубежных автоматизированных систем УПП, рассмотрены принципы их функционирования. Выявлен ряд проблем, определены пути их решения.

Из анализа случаев брака, допущенных в 2008 году по видам устройств, наибольшее количество приходится на РЦ. Анализ отказов РЦ свидетельствует, что 74 % из них допущено по вине работников службы пути (П), 21 % - по вине работников службы автоматики и телемеханики (Ш), 5 % - по вине работников других служб. Аналогичная ситуация по отказам устройств ЖАТ складывалась и до 2008 года. В том числе, 2,94 % отказов произошло по причине краж и порчи устройств посторонними лицами, т.е. наиболее характерными причинами отказов РЦ с прекращением их работы считаются: обрыв стыковых соединителей, перемычек, нарушение целостности изолирующего стыка, понижение сопротивления балласта, замыкание различными элементами (более половины случаев закорачивания РЦ происходит посторонними предметами (проволока, инструмент и т.д.), в том числе из-за неправильной установки заземляющих штанг работниками дистанций электроснабжения), влияние посторонних источников тока, повреждения, обусловленные попаданием грозового разряда, неправильная регулировка режима работы аппаратуры РЦ, излом рельса и другие.

Кроме неудовлетворительной работы РЦ, железнодорожный путь связан с неисправностями другого рода. Температурные колебания и просадка грунта вызывают опасные изменения в геометрии железнодорожного пути.

Частично некоторые из описанных выше проблемы решаются за счет строительства бесстыковых путей, включения тональных РЦ (ТРЦ), установки счетчики осей (СО), применения приложений систем спутниковой навигации (ССН). Однако системы наземного базирования наиболее привлекательны в си-

лу возможности их совершенствования, технического обслуживания (ТО) и контроля железнодорожниками (в отличие от ССН).

Из вышесказанного следует, что необходимо предпринять усилия по решению проблем, связанных с РЦ и содержанием железнодорожного пути, т.е. необходимо разработать универсальное устройство для идентификации подвижных единиц и мониторинга параметров верхнего строения пути. Наибольшую эффективность от предлагаемого устройства можно достичь путем его интеграции в современную систему диспетчерской централизации (ДЦ). Базисным элементов в подобной системе должен быть универсальный датчик, решающий две задачи одновременно:

• идентификация подвижных единиц на пути;

• мониторинг верхнего строения пути.

Как было отмечено выше, реализация планов научно-технического разви- . тая ОАО «РЖД» связана с новыми базисными технологиями. Одной из таких технологий является динамично развивающаяся во всем мире волноводная оптика, которая применяется в различных областях науки и техники: оптические вычислительные машины, оптическая память, оптические коммутаторы, оптические и волноводно-оптические датчики (ВОД).

Во второй главе проведен синтез ВОД идентификации подвижных единиц и мониторинга верхнего строения пути. Предложены базовые элементы для СЖАТ на основе оптической информационной технологии.

ВОТ наиболее перспективны для разработки компьютеров общего назначения, а также различных комплексов передачи, обработки и хранения информации. Основные исследования оптических технологий за рубежом (в Масса-чусетском технологическом институте, Стэндфордском, Токийском университетах и т.д.) и в России (ИО ФАН, ИРЭ РАН, МИФИ и т.д.) проводятся по двум направлениям: синтез оптических процессоров на основе Фурье-оптики и разработка вычислительных структур на основе оптических функциональных узлов, допускающих интегральное исполнение. При этом оптические функциональные узлы допускают реализацию классических информационно-логических функций и выполняются в виде неуправляемых оптических волноводов (ОВ). Технология их исполнения (в т.ч. интегрального) в настоящее время отработана достаточно глубоко. Это дает возможность использовать интегральные ОВ и оптические функциональные узлы в проектировании автоматизированных систем УПП и прочих устройств различного назначения.

Кроме этого, ОВ нашли свое применение в качестве датчиков различных физических величин. В рамках представленной диссертационной работы был разработан базовый ВОД предназначенный для идентификации подвижных единиц и мониторинга верхнего строения пути. Функционирование ВОД основано на оптическом нелинейном взаимодействии между ОВ, заключенными в одну оболочку.

Оптическая связь между ОВ происходит за счет обмена энергаей пространственной моды излучения оптических сканирующих импульсов (ОСИ) через специальные окна связи (ОС)). Если в один из ОВ вводится мощность Р„

пропорциональная некоторой величине |Е„(о)|2, то мощность |Е, (¿}\ переданная в другой ОВ, будет определяться следующим соотношением:

|Е(хУ .. , с

*кь

4 Кг

(1)

где кр - разность постоянных распространения; К - коэффициент передачи мощности, зависящий от ряда факторов, в том числе от расстояния между окнами связи ОВ длиной Ь (рис. 1).

Приложенное к ВОД внешнее давление изменяет расстояние с/ на некотором участке длиной I (в данном случае это длина ОС (рис. 1)), следовательно, влияет на коэффициент передачи оптической мощности К. Изменял й, можно модулировать передачу оптической мощности из одного ОВ в другой и определять давление Р по изменению |Е,(1)(2, регистрируя интенсивность излучения, индуцированного во втором ОВ (рис. 2).

Давление, оказываемое на ВОД, обусловлено деформацией резиновой подкладки (рис. 3), а именно: изменением формы ее рифлей вследствие давления колесной пары на рельс. Так как оптическая волноводная «косичка» укладывается в рифлях резиновых подкладок, это обеспечит передачу их механического напряжения (деформацию) телу датчика, т.е. его чувствительному элементу. При этом область контроля определена контуром укладки ВОД длиной Ь под рельсами железнодорожного пути.

В качестве ОСИ приняты оптические солитоны, которые представляют собой волны (или волновые пакеты) специальной формы. Возбуждение обозначенных волн осуществляется лазерным источником света в ОВ при совместном действии дисперсионных и нелинейных эффектов в области аномальной (отрицательной) дисперсии.

Передатчики ОСИ формируют солитонные импульсы, распространяющиеся на встречу друг другу в ОВ датчика. При столкновении в заданной точке (ОС) и ее проследовании суммарная интенсивность возникшего единичного импульса возрастет. В простейшем случае это выражается следующим образом:

I = 4А2, (2)

где А - амплитуда светового импульса.

приемники сканирующих импульсов

б)

перетекание мод в ОВ

сканирующим сканирующий импульс X ипульс 2

передатчики сканирующих импульсов

Рис. 2. Принцип оптического сканирования в оптически связанных волноводах

Рифли до нагрузки Резиновая подкладка Рифли под нагрузкой

Рис. 3. Передача деформаций резиновой подкладки ВОД

Развитие наземных СТДМ объектов инфраструктуры и СЖАТ на основе оптических, волноводно-оптических технологий позволит перейти к новому техническому уровню с последующей реализацией актуальных задач: разработка автоматизированной системы интервального регулирования движением поездов на единой платформе (оптической, волноводно-оптической), разработка и внедрение ВОД различного назначения. ВОД обеспечивают: ЭМС на электрифицированных участках, высокий уровень электробезопасности, достоверность и информативность. Это подтверждает актуальность проводимых исследований и перспективность ВОТ в области безопасного автоматизированного УПП на железнодорожном транспорте.

В третьей главе проведен детальный анализ факторов, влияющих на работу ВОД (проведен анализ шумов в приемном устройстве и ОВ). Исследованы проблемы применения существующих методов параметрической идентификации для обнаружения подвижных единиц и мониторинга верхнего строения железнодорожного полотна.

Разработан метод параметрической идентификации параметров ОСИ ВОД. Проведено компьютерное моделирование на основе предварительно определенной теоретической базы. Результаты моделирования представлены в графиках.

Как известно, при распространении оптического сигнала по ОВ сигнал не только затухает, но и искажается за счет естественной дисперсии. Дисперсия реальных ОВ отличается от теоретической модели дисперсии объемной среды наличием волноводной структуры, изменяющей эффективный показатель преломления моды. В результате появляется особая волноводная составляющая

дисперсии, которая складывается определенным образом с дисперсией материала, формируя результирующую дисперсию. Для описания дисперсии в ОВ с учетом ее волноводной составляющей используют следующее выражение:

где Д, - дисперсия групповых скоростей.

Приведенные в диссертационной работе расчетные соотношения, включая выражение (3), позволяют определить, по существу, математическое ожидание общей дисперсии ОСИ путем юс суммирования (в предположении статистической независимости всех вышеуказанных типов дисперсий). Для более точной оценки параметров ОСИ необходимо учитывать случайный характер рассеивания излучения в ОВ и считать фазу, амплитуду ОСИ случайными. При этом в силу центральной предельной теоремы случайные процессы флюктуации, как фазы импульса, так и его амплитуды, могут быть описаны гауссовскими случайными процессами, как в пространстве ОВ (ограниченного его внешними стенками), так и во времени.

Помимо перечисленных выше помех, создающих искажения ОСИ, в работе ВОД будут возникать погрешности, обусловленные неидеальностью схемы, шумами фотодиода, шумами источника света, внешними электромагнитными полями и т.д. В общем случае считается, что работа ВОД будет ограничена тепловыми шумами полупроводникового фотодетектора - источниками гауссов-ских случайных переменных.

Из вышесказанного понятно, что шум ВОД имеет довольно широкий спектр гауссовых компонентов, который далее будем считать как обобщенную помеховую гауссовскую составляющую в процессе приема и обработки сигнала

На рисунке 4 показана эволюция ОСИ и его неэнергетических параметров (мода, дисперсия), которые требуется оценить для определения местоположения подвижных единиц и изменения профиля пути.

Оценка параметров т и о- позволит определить точное время прибытия ОСИ и выделить полезный сигнал на фоне помеховой гауссовской составляющей. Разработанное алгоритмическое обеспечение вычисляет расстояние до точки возмущения (в нашем случае - точка, в которой произошел переход (пробой) ОСИ из одного ОВ в другой).

ВОД.

■. г*---------сторона

X. „ ^ Приемная

Рис. 4. Эволюция сканирующего оптического импульса и его неэнергетических параметров

Для синтеза уравнений оценки параметров ОСИ рассмотрим предварительно уравнения, описывающие динамику изменения основных параметров ОСИ: моду - тф и дисперсию - о3.

Рассматривая самый общий случай прохождения солитоннош ОСИ по волноводно-оптическому тракту, т.е. с учетом случайных флюктуации С„, принимаемых далее за центрированный белый гауссовский шум с известной интенсивностью Д, и обозначаемых как 1¥т, имеем более общее уравнение для моды т(1) - стохастическое в форме Ланжевена:

т=Сш + Гт. (4)

Результат моделирования (скорости изменения моды) эволюции моды т(() по выражению (4) показан на рисунке 5. Моделирование проведено методом Рунге - Кутгы на временном интервале 1 х 10^с.

2.025

Ек огоз! ¡гтепеша МСО

' О С! 02 С.З 04 0.5 0.6 0.7 0.3 С.Э 1 Т|ше{5Ес) х13»

Рис. 5 Моделирование скорости изменения моды т(1) ОСИ

Для дисперсии солитонного оптического импульса - с учетом ее постоянного роста во времени с известным детерминированным коэффициентом сноса Ъ и неизбежных случайных флктауаций, принимаемых аналогично вышеизложенному за центрированный белый гауссовский шум с известной интенсивностью В а и обозначаемых как Ша, имеем следующее стохастическое уравнение в форме Ланжевена:

ег=Ь + 1¥о. (5)

Результат моделирования эволюции дисперсии <та солитонного оптического импульса по выражению (5) показан на рисунке 6.

Полученные уравнения (4), (5) при известном параметре д; (т.е. заранее заданное расстояние) уже позволяют решить задачу оптимального статистического приема ОСИ в условиях помех, используя основные положения теории нелинейной фильтрации. Но в исследуемом случае задача рассматривается шире. Требуется осуществить идентификацию параметра х, • Для решения задачи в подобной постановке требуется модификация уравнений (4) и (5).

Рис. 6. Моделирование эволюции дисперсии сг2 ОСИ

Результат проводимой модификации заключается в системе трех стохастических уравнений в форме Ланжевена, описывающих параметры ОСИ:

т = С„+ЯГт; а = Ь+ Ж а ; (6)

где а = - - новый искомый, идентифицируемый далее параметр. х

Опираясь на тот факт, что наибольшую общность и эффективность различным процедурам стохастической оптимизации обеспечивает использование апостериорной плотности вероятностей (АПВ) в критериях оптимальности, рассмотрим далее метод параметрической идентификации, позволяющий принципиально повысить потенциальную точность идентификации за счет использования вместо традиционного среднеквадратического критерия более общих вероятностных критериев, нелинейно зависящих от плотности распределения и обеспечивающих достижение потенциально большей точности. Задачу при этом сформулируем следующим образом. Пусть стохастический динамический объект, наблюдаемый зашумлённым нелинейным измерителем

где У - наблюдаемый вектор состояния;

Н(У,0 - известная нелинейная вектор-функция наблюдения; IV- центрированный белый гауссовский вектор-шум с матрицей интенсивности 01Р >

описывается векторным дифференциальным уравнением

У = [/(7,0+<Г,

где {/(г,г) - вектор-функция с параметрической неопределенностью;

центрированный белый гауссовский вектор-шум с матрицей интенсивности В(.

В общем случае вектор г/(Г,/) можно представить в виде:

V(Y,t) = S(Y)a(t), где S(y) - известная нелинейная функция-матрица, a(t) - искомый вектор неизвестных параметров. При этом уравнение объекта запишется как:

Y=S(Y)"+C- (7)

Для решения задачи идентификации необходимо, чтобы искомый вектор a(t) доставлял оптимум некоторому заданному обобщенному вероятностному функционалу J, зависящему от апостериорной плотности вероятности p(Y,t) процесса Y, причем, в общем случае нелинейно. Оптимизируемый обобщенный вероятностный функционал J, нелинейно зависящий от апостериорной плотности вероятности p{Y,t) процесса Y, можно представить в виде:

J = \Фх[р(Г,Ш+ ) Ф2[а(0]Л. (8)

Г. (о

Формирование АПВ р на основе решения данного уравнения в многомерном случае представляет собой непростую вычислительную задачу, поэтому

используем далее гауссовскую аппроксимацию Р, позволяющую свести задачу построения АПВ к интегрированию систем обыкновенных дифференциальных уравнений ее параметров: вектор апостериорного математического ожидания -

л

У и апостериорная ковариационная матрица - Р.

Дальнейшее решение задачи предполагает операции с вектором параметров АПВ Р и матричным уравнением Р, используя при этом леммы из Приложения 2 и преобразует уравнения параметров Р к единой векторной форме.

Полученные при этом уравнения позволяют записать для плотности Р его рас-

Y

и его зависимость от искомого вектора а

ширенный вектор параметров X = в следующей простой форме:

р(у)

Х--

G,(Y,Z,t) GÏ\Y,t)

S(Y)

ад

a = G0+Ga. (9)

Исходя из изложенного, задачу параметрической идентификации окончательно сформулируем как задачу поиска вектора а, обеспечивающего оптимум функционала / (8) при условии, что вектор параметров X плотности р(Х,У), аппроксимирующей функцию АПВ вектора состояния У, описывается уравнением (9). Используя то, что при неотрицательно определенной критериальной функции для обеспечения ее минимального значения в каждый момент времени достаточно, чтобы производная ее по времени, взятая с обратным знаком, имела максимум, получаем условие для определения искомого вектора параметров:

пшхИ-™* -

« < ' « I I } dp ÔX

Подставляя в (10) выражение для правой части уравнения (9), имеем следующее уравнение относительно а:

¿{Л1!

Из последнего вытекает окончательное уравнение для определения искомого вектора а:

(П)

I ар дХ да

решение которого осуществляется, исходя из конкретного вида функции Ф2. Так, например, для предложенной в работе квадратичной формы функции Фг(а) уравнение (11) принимает вид:

_ [8Ф1 др >

откуда

Выражение (12) позволяет легко учесть возможные в общем случае ограничения на вектор а (например, \а |=«тах) при известных текущих значениях

гауссовской функции Р, формируемых на основе решения уравнений (9) после подстановки в них выражения (12):

X=G,-±GGTA&-)rdr. (13)

0 2 ¿a/» ar v '

Анализ данного уравнения позволяет сделать следующие выводы, свидетельствующие о преимуществах предложенного метода перед традиционными. Во-первых, рассмотренная процедура идентификации оказывается инвариантной к размерности вектора неизвестных параметров - размерность уравнения (13) сохранилась равной размерности исходной системы оценки вектора состояния (9), и сокращает размерность интегрируемой системы на

' по сравнению с традиционной. Во-вторых, отсутствие допущений о неизменности неизвестных параметров на интервале оценивания позволяет их идентифицировать с большей точностью.

Более того, в силу достаточно простой структуры уравнения (13) - аналогичной, по существу, (9), и возможности быстродействующего вычисления определенного интеграла в его правой части (ядро которого известно) с помощью существующих эффективных численных методов, очевидно, что описанный метод идентификации может быть легко реализован в реальном масштабе времени поступления измерительной информации.

На основе предложенной процедуры идентификации было проведено компьютерное моделирование оценки моды и дисперсии с графическим представлением информации (рис. 7, 8). При этом оценка моды и дисперсии проводилась как с использованием оптимального алгоритма адаптации, так и без него.

Рис. 7. Текущая оценка моды с использованием алгоритма адаптации и без него

адаптации и без него

Представленные графики отражают в конечном итоге степень точности определения координат точек возмущения на заданном участке наблюдения (в нашем случае длина участка наблюдения составляет 200 м, время сканирования МО^с).

В четвертой главе разработаны функциональные схемы устройств контроля и диагностики элементов ЖАТ на основе оптических и ВОТ. Разработана и предложена на структурном уровне многофункциональное волноводно-оптическое устройство (ВОУ) идентификации подвижного состава. Разработана и предложена действующая реальная модель волноводно-оптического светофора. Предложен новый ВОД идентификации подвижных единиц и параметров верхнего строения пути. Определен источник генерации лазерных сканирующих импульсов для ВОД, даны сравнительные характеристики промышленных образцов источников лазерного излучения. Приведена оценка и определена

возможность нетрадиционного применения свегоизлучающего диода АЛ307 в качестве фотоприемника фемтосекундных импульсов. Разработаны структура оптической централизации и периферийные устройства на основе ВОТ.

С учетом обоснованной универсальности оптических и ВОТ проведем синтез устройств для мониторинга и диагностики элементов ЖАТ на основе ВОТ. На рисунке 9 представлена функциональная схема ВОД контроля положения остряков стрелочного перевода. Основой данного ВОД является одиночный ОВ, работающий на изгиб.

В качестве источника излучения используется одномодовый лазер, генерирующий критическую длину волны Якр, которая определяется диаметром сердцевины ОВ. Световой поток Л^ распространяется в ОВ на граничных условиях, которые контролирует схема сравнения. При переводе остряка стрелочного перевода происходит изгиб ОВ. Это, в свою очередь, приводит к потерям светового потока внутри ОВ. Данное событие фиксируется как перевод остряка в то или иное положение.

Рис. 9. Функциональная схема стрелочного ВОД

Его работа базируется на методе оптической временной рефлектометр™, который аналогичен методу временного мультиплексирования. Работа этого метода заключается во вводе СОИ в ОВ и регистрации мощности рассеянного обратного излучения. Полученная временная зависимость преобразовывается в координаты точек возмущения по длине ОВ. Таким способом можно измерять распределение различных деформационных величин, так как они оказывают влияние на характер обратного рассеяния излучения в ОВ. При этом распределенный ВОД способен контролировать протяженные объекты (земляные пласты, мосты, здания, железнодорожные пути и т.д.) и фиксировать в зависимости от его назначения:

• температуру;

• давление;

• вибрацию;

• наличие дугового разряда (контроль кабельных каналов);

• электрические, магнитные поля и т. д.

. гп . п

_о_п .п_п п

и и

1

4

1-фотоприемник

2-оптический волновод

3-железнодорожный путь

4-лазерный источник света

5-модуль управления и обработки сигнала

Рис. 10. Расположение распределенного волноводно-оптического датчика

Представленная функциональная схема ВОД работает на одном ОВ и предназначена для контроля состояния железнодорожного перегона, станционных путей, прицельного торможения скатывающихся вагонов при их роспуске на сортировочной горке. На сегодня последняя задача решается радиолокационными датчиками, индуктивными шлейфами, СО.

В рамках настоящей диссертационной работы была разработана реальная действующая модель волноводно-оптического светофора (ВОС>. Цель разработки заключалась в следующем: максимально уменьшить количество высотных работ при обслуживании напольных светофоров (так как все оборудование размещается внизу за счет применения ОВ и светодиодного источника излучения), обеспечить электробезопасность для обслуживающего персонала, обеспечить высокую надежность элементов напольных светофоров, создать ма-лообслуживаемый напольный светофор. Реализовать поставленные задачи представляется возможным за счет применения ОВ и современных прочных материалов. Первое обеспечит пропуск излучения от светового модуля, который может быть размещен в специальном вандалостойком корпусе у основания мачты светофора. Второе обеспечит высокие механические и оптические свойства (прочность, прозрачность). Таким образом, был разработан прототип напольного светофора нового поколения. Его функциональная схема представлена на рисунке 11.

ВОС был разработан совместно с Ростовским заводом космического приборостроения «Квант» и прошел предварительную проверку на осевую сислу света в Армавирском электромеханическом заводе при непосредственном участии соискателя.

Светофорная головка

Оптический волновод

Световой модуть

Световой поток

Мачта светофора

Рис. 11. Функциональная схема волноводно-оптического светофора

Описанные выше ВОУ обеспечат пропуск и управление высокоскоростным железнодорожным транспортом. Придерживаясь идеи создания автоматизированной системы УПП на единой платформе в едином информационном пространстве, была разработана функциональная схема станционной оптической централизации (СОШ (рис. 12).

МОУ

- оптический управляющий модуль

- волноводно-оппгаеское считывающее устройство

-волноводно-отический светофор с солнечной батареей

-волноводно-ошический датчик контроля положения остряка стрелочного перевода

й — волноводко-опгический датчик идентификации подвижных единиц и

мониторинга верхнего строения пути ^ (— вошоводно-опгаческое устройство контроля состояния железнодорож-к ногоперезда

гь_ волноюдно-опгический датчик мониториш поверхности территории

^ Ц — прилегающей к ж.д. пути на цредмет камнепада, селевых потоков, снежных лавин

Рис. 12. Функциональная схема станционной оптической централизации

Ядром ОЦ является оптический управляющий модуль (МОУ), соединенный с множеством объектов управления и контроля через разветвленную сеть ОВ. По замыслу соискателя связь МОУ с устройствами контроля осуществляется через оптически управляемые транспаранты, способные считывать большой массив информации за один оптический тактовый импульс. Представленные на рисунке 12 ВОУ в большинстве своем описаны в данной диссертационной работе на уровне функциональных схем и принципа их работы с математическим описанием. Контроль объектов ЖАТ на станции происходит благодаря множеству ВОД. Каждый датчик накачивается световым потоком, который генерируется и контролируется в МОУ. По сути, станционная оптическая централизация является субмодулем внутри единой автоматизированной системы УПП.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе анализа практических проблем, связанных с контролем и управлением объектами железнодорожной автоматики и телемеханики, было предложено решение на основе новой волноводно-оптической технологии.

2. Разработаны структурные, функциональные и принципиальные схемы элементов логики, памяти и тактового генератора оптического датчика, являющиеся базовыми элементами волноводно-оптической технологии.

3. На основе предложенной волноводно-ошической технологии разработаны алгоритмы идентификации подвижных единиц и мониторинга верхнего строения пути, допускающие реализацию в режиме реального времени.

4. При участии соискателя предложена функциональная схема станционной оптической централизации, для которой разработана и испытана реально действующая модель волноводно-оптического светофора.

ОСНОВНЬШ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Прокопенко, С.А. Волноводно-оптический датчик мониторинга пути / С.А. Прокопенко //Путь и путевое хозяйство, 2007. - № 5.-С. 25-26.

2. Долгий, И.Д. Системы координатного регулирования движения поездов на основе оптических технологий I И.Д. Долгий, С.А. Прокопенко // Автоматика, связь, информатика, 2004. - № 7.- С. 20-21.

3. Прокопенко, С.А. Решение проблем диагностики / С.А. Прокопенко, А.А. Алексеев // Автоматика, связь, информатика, 2006. - № 4.- С. 36-38.

4. Прокопенко, С.А. Дорожный центр управления перевозками / С.А. Прокопенко, С.А. Куделин // Автоматика, связь, информатика, 2005. - № 1.- С, 2529.

5. Прокопенко, С.А. Распределенный контролируемый пункт ДЦ-ЮГ / С.А. Прокопенко, С.А. Куделин // Автоматика, связь, информатика. 2005. -№ 10.-С. 18-19.

6. Прокопенко, С.А. Передача сигналов телеуправления и телесигнализации си^мы «ДЦ-ЮГ с РКП» по волоконно-оптической линии связи / С.А. Прокопенко // Междунар. межвуз. сб. науч. тр. «Актуальные проблемы развития технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики». - Ростов н/Д, 2002. - С. 42-46.

7. Долгой, И.Д. Тезисы для научно-технической конференции «Оптические системы регулирования движением поездов» / Й.Д. Долгий, С.А. Прокопенко // Тр. всероссийской науч.-практ. конференции «Транспорт - 2004». 4.1. - Ростов н/Д, 2004.-С. 3.

8. Прокопенко, С.А. Волоконно-оптический датчик (контроль положения остряка стрелки) / С.А. Прокопенко // Междунар. межвуз. сб. науч. тр. «Актуальные проблемы развития технических средств технологий железнодорожной автоматики и телемеханики». - Ростов н/Д: РГУПС, 2003. - С. 136-141.

9. Прокопенко, С.А. Перспективные датчики на основе волоконной оптики для устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / С.А. Прокопенко // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. - Ростов н/Д: РГУПС; 2005. - С. 117 -120.

10. Прокопенко, СЛ. Применение волноводно-оптических технологий в сканировании ж.-д. пути / С.А. Прокопенко // Материалы V Всероссийской на-

уч.-практ. конференции «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса». - Самара: СамГУПС, 2009. - С. 162 - 164.

11. Прокопенко, С.А. Синтез волноводно-оптического датчика как альтернативное решение для замены существующих рельсовых цепей / С.А. Прокопенко // Материалы V Всероссийской науч.-практ. конференции «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса». - Самара: СамГУПС, 2009. - С. 138-140.

12. Пат. РФ № 2310897. Оптическое вычитающее устройство /И.Д. Долгий, C.B. Соколов, С.А. Прокопенко, В.В. Каменский. - Опубл. 2007, Бюл. № 32.

13. Пат. РФ № 2346839. Волноводно-оптический датчик мониторинга железнодорожного пути / И.Д. Долгий, C.B. Соколов, С.А. Прокопенко, В.В. Каменский. - Опубл. 2009, Бюл. № 5.

14. Пат. РФ № 2361251. Оптический аналого-цифровой преобразователь / В.В. Каменский, C.B. Соколов, С.А. Прокопенко. - Опубл. 2009, Бюл. № 19.

15. Пат. РФ № 84606. Волноводно-оптический светофор / С.А. Прокопенко, В.В. Каменский. - Опубл. 2009, Бюл. № 7.

Прокопенко Сергей Анатольевич

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ

В СИСТЕМАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ НА ОСНОВЕ ВОЛНОВОДНО-ОПТИЧЕСКИХ

ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность: 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (на транспорте)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 23.11.2009 г. Формат бумаги 60x84/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ Н°4771.

Ростовский государственный университет путей сообщения. Ризография РГУПС.

344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного

Ополчения, 2.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТАВА СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ И У ПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗКАМИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ.

1.1.1 Остановка задач исследования.

1.2. Анализ инновационных направлений совершенствования автоматизации управления процессом перевозок.

1.3. Обзор зарубежных систем автоматизированного управления движением поездов и технических средств мониторинга перевозочного процесса.

Выводы.

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ БАЗОВЫХ ВОЛНОВОДНО-ОШИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ОПТИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ nPT?VTT/-» Г» /Л I i ТТТТГТ П * * ГТЧТТСТ! nw A TP таг HV ИГГТТ? ТТ ТТТГТЛ'Т'Ч 7 А ТТТ II t л lir llliAlluJlUl Iltl ДЛЛЛ t rt jl r\UU I AV*A vJlViA 1 Ц JUA Jlllili/JlJiliilV 1 J AJiuiiuii

ПОДДЕРЖКИ.

2.1. Постановка задачи синтеза базовых элементов для оптических и волно-водно-оптических СЖАТ.

2.2. Синтез элементов оптических вычислителей.

2.3. Разработка вол нов одно-оптических датчиков.

Выводы.

ГЛАВА 3. АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОЛОТНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЛНОВОДНО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ.

3.1. Анализ условий распространения оптического импульса.

3.2. Стохастические уравнения параметров сканирующего оптического импульса и синтез их оценок на основе нелинейного фильтра Калмана.

3.3. Исследование проблемы применения существующих методов параметрической идентификации для обнаружения подвижных единиц и мониторинга верхнего строения железнодорожного полотна.

3.4. Адаптивный алгоритм идентификации подвижных единиц и мониторинга состояния железнодорожного пути.

Выводы.

ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ, СРЕДСТВА И МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ СЖАТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОЛНОВОДНО-ОПТИЧЕСКИХ

TPVIir» rirvriJIJ ПС l iL/vi I wJi.V>i ХЛ.Ж1.у j

4.1. Синтез ■ функциональных схем устройств контроля элементов ЖАТ на основе оптических и волноводно-оптических технологий.

4.2. Разработка функциональных схем ВОД применительно к устройствам ЖАТ.

4.3. Многофункциональное волноводно-оптическое устройство идентификации подвижного состава.

4.4. Разработка функциональной схемы малообслуживаемого волноводпо-оптического светофора.

4.5. Синтез функциональной схемы оптической централизации стрелок и сигналов.!

Выводы.

13 i jjQKcnopTiioH систсмс России всдухщш! и организующим видом транспорта является железнодорожный. В обозримом будущем железнодорожным перевозкам не будет альтернативы по экономической эффективности и экологической безопасности при транспортировке значительных по объемам стабильных потоков массовых грузов, доставляемых на средние и дальние расстояния, а также по обеспечению пассажирских перевозок. Проводимые в настоящее время структурные преобразования железнодорожного транспорта коренным образом меняют механизмы и процессы его функционирования. Стратегия развития железнодорожного транспорта и достижение концептуальной цели ОАО «РЖД» связаны с успешным решением следующих задач [107]:

• принципиальное повышение эффективности работы ОАО «РЖД», достижение высокой рыночной капитализации холдинга на основе внедрения новейших методов и средств управления, технологий и техники перевозочного процесса, создания принципиально новых комплексных форм обслуживания клиентов;

• достижение уровня производительности труда, соответствующего лучшим показателям мировых лидеров железнодорожного транспорта, в том

HPF1P ОО ГЧ IfVf ППЛО<ЛП0иМС1 'immpirrui) ипы Л^ППОИ ПрТИДСТ ПРЛ^ОЧОПЛИГ lilvJiV -JU w iwi lip v/^ Viiil/A. iil/Jiii a illVli j il^>UUjiWi.lliyi jLlt-jJ wWiluJ AV/iVAj

• создание условий устойчивого, безопасного и эффективного функционирования железнодорожного транспорта как организующего элемента транспортной системы страны для реализации основных геополитических и геоэкономических целей Российского государства;

• формирование инфраструктурного базиса единого транспортного пространства российской экономики;

- обеспечение рационального взаимодействия с другими видами транспорта на основе логистических принципов при организующей роли жеттечигшопггдгипгг) ТПЯНГПЛПТЯ •

• обеспечение транспортной доступности точек ресурсного обеспечения и промышленного роста, а также мест работы, отдыха, лечения, образования, национальных культурных ценностей для граждан России;

• приведение уровня качества транспортных услуг, безопасности перевозок в соответствие с требованиями населения, экономики и лучшими мировыми стандартами; создание достаточных провозных способностей и необходимых резервов для полного удовлетворения спроса на перевозки при конъюнктурных колебаниях в экономике;

• обеспечение глубокой интеграции в мировую транспортную систему; поддержание высокого уровня готовности к деятельности в чрезвычайных ситуациях, соответствующего требованиям обороноспособности и безопасности страны;

• повышение инвестиционной привлекательности железнодорожного транспорта;

• внедрение высоких стандартов организации труда, его максимальной производительности и достижения на этой основе устойчивого обеспечения перевозочного процесса квалифицированными кадрами.

Принятая Федеральная программа «Модернизация транспортной системы России на 2002 — 2010 годы» требует осуществить поэтапное повышение скоростей движения пассажирских поездов с увеличением протяженности полигона скоростного движения до 8 тыс. км. Реализация программы возможна не только за счет выбора стратегии управления процессом перевозок (УПП), но и за счет выбора технологий, которые станут основой новых систем железнодорожной автоматики, телемеханики (СЖАТ). Основными стратегическими задачами научно-технического развития СЖАТ являются [54]: переход от релейных к релейно-процессорным и микропроцессорным аппаратно-программным комплексам ЭЦ, АБ, ДЦ;

• развитие, внедрение средств диагностики и мониторинга с созданием на их основе дорожных центров технической диагностики и удаленного мониторинга (ЦТДМ);

• создание необслуживаемых и малообслуживаемых СЖАТ; разработка систем электропитания и защиты от перенапряжений на современной элементной базе; е создание необходимой нормативно-технологической базы для внедрения эффективных систем технического обслуживания.

Заметный вклад в развитие СЖАТ внесли известные отечественные ученые: Беляков И.В., Бочков К.А., Брылеев A.M., Гавзов Д.В., Долгий К.Д., Дмитренко И.Е., Иванченко В.Н., Казаков А.А., Кравцов Ю.А., Лисенков B.IVL, Пенкин Ы.Ф., Поплавский А.А., Розенберг Е.Н., Сапожников В.В:, Сапожников Вл. В., Соболев Ю.В., Явна А.А. и др.

В настоящее время реализуется задача по разработке и внедрению малообслуживаемых и необслуживаемых СЖАТ [50]. При этом учитывается опыт эксплуатации систем предшествующих разработок. Особое внимание уделяется разработке и внедрению устройств технической диагностики и мониторинга (ТДМ) в различных службах железных дорог РФ. Это вызвано особой ситуацией на сети железных дорог РФ. Так, на Северо-Кавказской ж. д. особую тревогу вызывает тот факт, что из 52 отказов в работе устройств ОДЕ 29% составляют отказы с неустановленными причинами. Всего в 2008 г. таких случаев произошло 15, в то время как в 2007 г. составило 13 случаев. Анализ причин допущенных случаев брака показывает: за каждым случаем брака стоит нарушение правил производства работ, нарушение технологии технического обслуживания устройств одним или несколькими непосредственными исполнителями, низкий уровень профессиональных навыков эксплуатационного штата, отсутствие должного контроля со стороны руководителей среднего звена, руководителей дистанций СЦБ и отделов инфраструктуры отделений железных дорог. Аналогичная ситуация складывается и в других службах железных дорог РФ.

Сокращение количества данных нарушений предполагается за счет реализации намеченного курса по внедрению мощных систем ТДМ во всех областях железнодорожного транспорта. Намеченные мероприятия направлены на своевременное обнаружение предотказных состояний в СЖАТ и снижение влияния человеческого фактора. Представленный выше краткий анализ доказывает необходимость разработки и внедрения современных, экономически эффективных, малообслуживаемых СЖАТ реального времени с функциями ТДМ.

В 2007 году на базе диспетчерского центра управления перевозками (ДЦУП) Северо-Кавказской ж. д. создан центр технической диагностики и мониторинга устройств СЦБ (ЦТДМ). ЦТДМ был реализовал па базе автоматизированной системы технической диагностики и мониторинга (СТДМ) устройств СЦБ (АДК-СЦБ). В результате работы ЦТДМ на СКЖД по хозяйств)' автоматики и телемеханики удалось снизить количество отказов на 4 %. Данной системой оснащено 9 дистанций СЦБ (50 % от общего количества). Аналогичные ЦТДМ создаются и в других службах железных дорог РФ.

Современная СТДМ включает в себя датчики (сенсоры), микропроцессорный измерительный комплекс, линии связи. Наличие помех во всем информационно-измерительном тракте приводит к необходимости разработки специализировашюго программного обеспечения для качественного распознавания полезной информации на фоне шумов. Это обеспечит достоверность получаемых данных и правильность принимаемых технологом ЦТДМ решении.

Для увеличения помехозащищенности в различных динамических системах широкое применение нашли методы линейной и нелинейной фильтрации. Существует обширный список литературы, посвященный их применению в процессах управления различными динамическими системами [9, 18, 64, 96, 106J. Первоначально использовались линейные алгоритмы фильтрации, которые предполагали линеаризацию вектора состояния системы и гауссовскую аппроксимацию его апостериорной плотности распределения вероятности (АПВ) [97, 9, 24, 52].

Модели современных реальных динамических систем нелинейные и АПВ вектора состояний динамической системы не является гауссовской. Поэтому все большее- распространение получают нелинейные алгоритмы оценивания параметров системы. Данные алгоритмы основаны как на определении истинной априорной, так и апостериорной плотности вероятности [118].

Несмотря на бурные успехи теории стохастического управления и фильтрации за последнее тридцатилетие, создающие зачастую иллюзию ее завершенности, за рамками полного теоретического разрешения остаются еще многие вопросы управления динамическими системами в условиях неопределенности [118].

Поэтому для улучшения качественных характеристик работы современных систем и СЖАТ нового поколения в данной диссертационной работе была проведена следующая работа: исследовались методы оптимальной фильтрации, предложены и разработаны базовые элементы, структура и принципы их работы. Прежде всего, это обусловлено необходимостью поддержания высокого уровня безопасности движения поездов, которую обеспечивают СЖАТ. В частности, функции безопасности обеспечиваются и СТДМ, выявляющие предотказные состояния устройств ЖАТ. Более эффективное управление процессом перевозок (УИН) можно получить за счет объединения функций ТДМ и Villi в рамках одной системы диспетчерской централизации (ДЦ). Это позволит перейти к одноплатформенным системам, выполненным по единой технологии. Подбор технологий требует проведения отдельного анализа. В качестве функций одноплатформенной системы предполагаются:

• ТДМ инфраструктуры; а управление о

Обоснованием данного подхода является тот факт, что внедряемые в настоящее время на сети железных дорог системы МПЦ при всех их досто8 инствах не эффективны для станций, расположенных как на высокоскоростных, так и иа обычных линиях. Их ресурсы используются на 10-20 %, а затраты неоправданно высоки. Сегодняшние системы МПЦ по функциям и тактическим характеристикам практически не отличаются от первых систем, разработанных в начале 1980-х годов. Между тем, функциональные возможности элементной базы за прошедшее время значительно возросли (разрядность микропроцессоров выросла с 8 до 32-64 бит, тактовая частота с десятков килогерц до сотен мегагерц, объем памяти практически неограничен). Однако в некоторых случаях увязка между МГТЦ и другим микропроцессорным устройством практически невозможна |58J. Как было сказано выше, целесообразней будет разработать систему на одной платформе, включая в нее функции других систем, которые до этого были разрозненны. Это будет наиболее удобный вариант их эксплуатации на железных дорогах: один разработчик, единая многофункциональная платформа.

В современных средствах диагностики и мониторинга часто применяют волноводно-оптические и оптические технологии. Их применение обусловлено требованиями, предъявляемыми к современным СТДМ и СЖАТ. На сегодняшний день в рамках разработок и внедрения СЖАТ не проводятся крупномасштабные работы по освоению вышеупомянутых технологий. Отечественные разработки присутствуют в данном сегменте (кроме СЖАТ) при ориентировочном соотношении 1/4 в пользу зарубежных фирм проргзводите-лей и разработчиков.

В настоящее время волноводно-оптические технологии активно применяются в авиационной промышленности, военном деле, нефтяной, газовой промышленности, в СТДМ мостов, тоннелей и т.д. Данные разработки касаются не только средств коммуникаций, но и датчиков различного назначения (в радиолокации, измерение электрических и магнитных полей, вибраций в задачах ТДМ мостов и тоннелей, объемов жидкостей и т.д.).

Таким образом, появляется необходимость в создании нового инновационного направления в области ЖАТ. Целью данного направления будет 9 разработка волноводно-оптических датчиков (ВОД) различного назначения и СЖАТ на базе ВОТ. В рамках данной диссертационной работы были разработаны и предложены ВОД, функциональные схемы элементов СЖАТ. Разработанные устройства могут применяться совместно с существующими и СЖАТ нового поколения.

В качестве объекта исследования в работе используются системы автоматизированного управления процессом перевозок и обеспечения безопасности движения поездов.

Цель диссертационного исследования — разработка алгоритмического обеспечения процесса идентификации подвижных единиц и параметров верхнего строения пути в задачах диагностики и мониторинга объектов инфраструктуры, подвижного состава, осуществляемого на основе применения волноводно-оптических технологий.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения, списка использовашгых источников.

Выводы

1. Проведен синтез функциональных схем устройств контроля элементов ЖАТ на основе оптических и ВОТ.

2. Даны краткие характеристика фемтосекунднътх лазеров как источников сканирующих импульсов.

3. Разработана функциональная схема ВОД контроля положения остряка стрелочного перевода.

4. Предложены функциональные схемы распределенного и томографического ВОД применительно к ж.-д. транспорту.

5. Дана оценка и определена возможность нетрадиционного применения светоизлучающего диода AJI307 в качестве фотоприемника фемтосе-кундных импульсов.

6. Разработано многофункциональное ВОУ идентификации подвижного состава.

7. Проведен синтез базового блока СОЦ (блока контроля и управления).

8. Проведен синтез функциональной схемы СОЦ стрелок и сигналов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен обзор анализ отечественных и зарубежных автоматизированных систем управления движением поездов. Данный анализ выявил следующие проблемы:

• отсутствие гарантированного предоставления услуги и проблема своевременного и надежного распознавания сбоев в работе спутников;

• отсутствие гарантии со стороны военных в предоставлении неискаженного сигнала GPS и GLONASS гражданским пользователям, приложениям. Следовательно, в определенных обстоятельствах заданная точность для различных железнодорожных приложений может быть нарушена, что создаст угрозу безопасности движения поездов;

• нарушение в работе одного из спутников теоретически может привести к возникновению не обнаруживаемой ошибки при определении местоположения. Ограниченные возможности мониторинга за спутниками и передата информации на них способны увеличить время распознавания отказа от 15 до 30 мин;

• сигнал, предоставляемый в настоящее время в распоряжение гражданских пользователей, восприимчив к интерференции с соседними сигналами или умышленному искажению; прием сигналов системы CII в условиях железных дорог затруднен при наличии неблагоприятных зон (тоннели, мосты и т.д.); применение сдублированного РК для передачи ответственной информации делает уязвимой систему к направленным радиопомехам, которые могут быть организованны специальными радиосредствами;

• коммутация тягового тока в контактной сети вызывает мощные импульсные помехи, нарушающие работу приборов РЦ, АЛСН и связи;

• путевые приемо-ответчики Eurobalise чувствительны к посторонним металлическим предметам, находящимися на расстоянии ближе 200 мм. Метод установки приемоответчиков Eurobalise определяется конкретным типом

125 шпал (железобетонные, металлические). При металлической шпале приемо-ответчики Eurobalise устанавливаются на определенной высоте по отношению к шпале (случайно упавший с поезда металлический предмет способен нарушить работоспособность приемоответчика Eurobalise);

• множество различных протоколов обмена информацией между различными системами управления перевозочным процессом затрудняет, их объединение в единую систему управления.

2. Необходимо разрабатывать надежные автоматизированные системы УПП, ТДМ наземного базирования, так как они наиболее привлекательны с точки зрения обслуживания и возможности их совершенствования. Применение в СЖАТ современных и» перспективных технологий позволит достичь нового качественного уровня в обеспечении безопасного автоматизированного УПП.

3. В результате проведенных исследований была подтверждена актуальность, перспективность применения ВОТ в области безопасного автоматизированного УПП.

4. Разработан и предложен ВОД идентификации подвижных единиц и мониторинга ж.-д. пути.

5. Разработан и предложен вариант элемента ВОД положения остряка стрелочного перевода, его принцип действия с математическим описанием.

6. На основе анализа информации о солитонах последние были определены в качестве СОИ для разработанного ВОД идентификации подвижных единиц и параметров верхнего строения пути.

7. Проведен обзор разработок и общего развития ВОТ в мире, который показал их пригодность в различных областях науки и техники. В мире существует порядка 250 организаций, занимающихся разработкой и выпуском ВОД. Россия в данном сегменте рынка представлена не более 10 организациями. Учитывая интерес соискателя к проблеме создания автоматизированных систем УПП на основе оптических и ВОТ, были установлены контакты с некоторыми российскими организациями, которые занимаются разра

126 боткой, производством оптически управляемых приборов и элементов ВОД различного назначения.

8. Для развития российских автоматизированных систем УПП на основе оптических и ВОТ существует большой потенциал, который обеспечен высококвалифицированными специалистами и существующей для подобных разработок производственной базой. Таким образом, проводимые исследования в данной диссертационной работе обоснованы своей полезностью и актуальностью в плане реализации инновационных направлений развития ОАО «РЖД».

9. На основе разработанного метода параметрической идентификации было проведено компьютерное моделирование в среде MATLAB 7.0. Благодаря наличию в MATLAB 7.0 встроенных приложений, реализующих в готовом виде множество математических функций, появляется возможность I реализации, информационного обмена между ВОД и вычислительным комплексом. В этом случае роль вычислительного комплекса будет выполнять компьютер. Таким образом, появляется практическая возможность реализации совместной работы разработанного ВОД идентификации подвижных единиц и параметров верхнего строения пути по синтезированному в рамках данной диссертационной работы алгоритму параметрической идентификации.

10. Разработанный в данной диссертационной работе метод параметрической идентификации расширит перечень задач, решаемых не только ВОД, но и датчиками, работа которых основана на передаче и приеме сканирующих импульсов, распространяющиеся в других средах.

11. Разработанный алгоритм параметрической идентификации обладает большей общностью в сравнении с известными методами, основанными на применении свойств согласованных фильтров, ориентированных на фильтрацию только стационарных сигналов. Его применение может быть легко обобщено на широкий класс нестационарных процессов и сигналов.

12. Разработаны функциональные схемы распределенного и Tov*;orpa фического ВОД применительно к ж.-д. транспорту.

13. Дана оценка и определена возможность нетрадиционного гх|:>ммс нения светоизлучающего диода АЛ307 в качестве фотоприемника фе^ч/гтосе кундных импульсов.

14. Разработано многофункциональное ВОУ идентификации пс>дВИж ного состава.

15. Проведен синтез базового блока СОЦ (блока контроля и управления) и функциональной схемы СОЦ централизации стрелок и сигналов

1. Абдулаев Ф.Х., Навотный Д.В. Распространение дисперсионно-управляемых солитонов в волоьснах со случайной дисперсией // Письма в ЖТБ, 2002, том 28, вып. 22.

2. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика : Пер. с англ./ Под. ред. П.В. Мамышева. -М.: Мир, 1996. 324 с.

3. Ададуров С.Е. Инновационные технологии в управлении перевозочным процессом // Автоматика, связь, информатика. -2008. — № 9 -5-7 с.

4. Альбрехт В.Г., Бромберг Е.М. Бесстыковой путь. М. : Транспорт, 1982.-208 с.

5. Анализ работы путевого хозяйства за 2008 год и задачи на 2009 год служба «П» СКЖД.

6. Антонюк И.Д., Адаскин М.Н. Напольные устройства СЦБ. — М. : Транспорт, 1988. 224 с.

7. Аппаратура тональных рельсовых цепей: Технология проверки // МПС РФ; Управление сигнализации, связи и вычислительной техники. — М. : МИИТ, 2005.

8. Аркатов B.C., Кравцов Ю.А., Степенский Б.М. Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание. М. : Транспорт, 1990. - 295 с.

9. Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. -М. : Машиностроение, 1991. — 425 с.

10. Барабошин В.Ф., Ананьев И.И. Вредные вибрации пути и борьба с ними. М.: Транспорт, 1972. - 48 с.

11. Батшцев В.И. Принципы построения стабильных регуляризован-ных фильтров Калмана // Вестник СамГТУ. Физико-мтематические науки. — 2000,-№9.

12. Белов В.В., Гершензон М.М., Котлецов Д.С. Внедрение системы автоматической идентификации подвижного состава на Российских железных дорогах // Железные дороги мира. 2003. - № 7.

13. Беркович JI.M. Факторизация, преобразования и интегрируемость обыкновенных дифференциальных уравнений // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. 2003. — Спец. вып. № 5.

14. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. — 3-е изд., исправл. -М. : изд-во «Наука», 1975. 768 с.

15. Бусурин В.И., Лярский В.Ф., Садовников В.И., Удалов Н.П. Опто-электронные преобразователи на основе управляемых световодных структур. М. : Радио и связь, 1983.

16. Бутковский А.Г. Методы управления системами с рапределенны-ми параметрами. М.: Наука, 1975. - 568 с.

17. Бутковский А.Г. Оптимальное управление системами с распределенными параметрами // Доклад на Втором Международном конгрессе ИФАК.-М., 1963.-17 с.

18. Богуславский И.А. Прикладные задачи фильтрации и управления. -М. : Наука, 1983.-400 с.

19. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. — М. : Наука, 1992. — 280 с.

20. Братчиков A.II., Гринев А.Ю., Новиков B.II. Волоконно-оптические системы и устройства. — М.: Изд. МАИ, 1992.

21. Брылеев A.M., Шишляков А.В., Кравцов Ю.А. Устройство и работа рельсовых цепей. — М. : Транспорт, 1996. — 263 с.

22. Вавилов В.Д., Поздяев В.И. Конструирование интегральных датчиков. М.: Изд-во МАИ, 1993. - 68 с.

23. Введенский Б. Волоконно-оптические сенсоры в системах охраны периметра // Мир и безопасность. — 2006. № 4—5.

24. Венгеров А.А., Щаренский В.А. Прикладные вопросы оптимальной линейной фильтрации. -М. : Энергоиздат, 1982. 192 с.130

25. Вильям К. ПРАТТ. Лазерные системы связи. М. : Связь, 1972.232 с.

26. Витрик О.Б. Проблема «чувствительной кожи» и волоконно-оптические измерительные системы // Соровский образовательный журнал. — 2001.-Т. №7.

27. Власенко С.В., Лунаев С.А. Общеевропейская система управления движением поездов. М. : Автоматика, связь, информатика. - 2006. — № 4. — С 45-48.

28. Волоконно-оптические датчики угловой скорости (волоконно-оптические гироскопы). М. : МИЭТ. www.optolink.ru.

29. Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы / под ред. С.А. Дмитриева, H.IT. Слепова. М. : Изд-во «Connect», 2000. -376 с.

30. Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник / Под ред. И.И. Гроднева. М.: Радио и связь, 1993. — 265 с.

31. Гальярди P.M., Карп III., Оптическая связь: Пер. с англ. / Под ред. А.Г. Шереметьева.-М. : Связь, 1978.-424 с.

32. Гармаш В.Б., Егоров Ф.А., Коломиец Л.Н., Неугодников А.П., Поспелов В.И. Возможности, задачи и перспективы волоконно-оптических измерительных систем в современном приборостроении. М. : Спецвыпуск «ФОТН-ЭКСПРЕСС», 2005. 6.

33. Говоруха В.В. Механика деформирования и разрушения упругих элементов промежуточных рельсовых скреплений. — Днпр. : Лира, 2005. — 389 с.

34. Говоруха В.В. Механика деформирования pi разрушения упругих элементов промежуточных рельсовых скреплений Текст. : монография //. — Д: Лира, 2005.-388 с.

35. Голубкова Е.Г., Ермошин Н.Г., Макеев А.А., Первеева О.Н., Санникова М.В. О разработке теории лазерного волоконно-оптического микрорезонаторного сенсора примесей в газовой фазе. МГУНЭ.131

36. Дейкин Дж., Калшо. Б. Оптоволоконные сенсоры: принципы и компоненты. Вып. 1. М.: Мир, 1992. - 438 с.

37. Дектярев Г.Л., Сирадзетдинов Т.К. Теоретические основы управления упругими космическими аппаратами. М. : Машиностроение, 1986. — 216 с

38. Демьянович М.В., Евреев А.И., Жмулев Л.С., Казачков Ю.П., Пименов А.В. Дуговые защиты с волоконно-оптическими датчиками освещенности. — М.: ФГУП НИИ импульсной техники, 2003.

39. Детлев Шмидт, Вольфганг Шварц. Оптоэлектронные сенсорные системы. -М. : Мир, 1991. -238 с.

40. Дмитриев B.C., Минин В. А. Системы автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты. М. : Транспорт, 1992. - 182 с.

41. Долд Р., Эйлбек, Дж., Гиббон Дж., Моррис X. Солитоны и нелинейные волновые уравнения: Пер. с англ. — М. : Мир, 1988. — 694 с.

42. Духин С.В., Железнов М.М., Матвеев С.И., Монайло Д.С. Формирование единого геоинформационного пространства // Автоматика, связь, информатика. 2008. - № 9. - С. 11-13.

43. Евланов Л.Г., Константинов В.М. Системы со случайными параметрами. -М. : Наука, 1976.

44. Золотовский И.О., Семенцов Д.И. Динамика двухмодового излучения в оптических волноводах с сильной межмодовой связью // Журнал технической физики. — Т. 73. Вып. 9. — 2003.

45. Егоров Ф. А., Ткачев О. И., Неугодников А. П., Рубцов И. В., Поспелов В. И., «Волоконно-оптический датчик деформаций», Технологии строительства № 3, 2005, С. 82—83.

46. Жилин В.Г. Волоконно-оптические измерительные преобразователи скорости и давления. — М. : Энергоатомиздат, 1986.

47. Захаров В.Е., Шабат А.Б. Точная теория двумерной самофокусировки и одномерной самомодуляции волн в нелинейной среде // ЖЭТФ. — 1971. — Т.61. — С. 118-134.

48. Иванченко В.Н., Ковалев С.М., Шабельннков А.Н. Новые информационные технологии: интегрированная информационно-управляющая система автоматизации процесса расформирования-формирования поездов. — Ростов н/Д, 2002. 276 с.

49. Иванченко П., Красовский В. Распределенные волоконно-оптические системы для охраны периметра: перспективные технологии // Алгоритм безопасности. — 2003. № 4.

50. Иванченко В.Н., Сепетый А.А., Федорчук А.Е. Новые информационные технологии: автоматизация технического диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ (система АДК-СЦБ). — Ростов н/Д : Диапазон, 2008. 243 с.^I

51. Ишлинский А.Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. М. : Наука, 1976. - 672 с.

52. Казаков И.Е. Статистическая теория систем управления в пространстве состояний. -М. : Наука, 1975.

53. Казиев Г.Д., Адаскин В.М. Повышать надежность рельсовых цепей // Автоматика, связь, информатика. —2006. — № 4. — С. 2—7.

54. Каинов В.М. Надежность технических средств и инвестиционные программы // Автоматика, связь, информатика. 2007. — № 4. - С. 12-16.

55. Калшо Б., Дейкин Дж., Роджерс А., Дебни Б. и др. Оптоволоконные сенсоры и компоненты. Вып. 1 / Пер с англ./ Под ред. Дж. Дейкина, Б. Калшо. -М. : Мир, 1992. 438 с.

56. Клепач А.П. Система ГЛОНАСС как техническая платформа для комплексных инноваций // Автоматика, связь, информатика. -2008. — № 9. — С. 14.

57. Концепция АСУ МС (согласно указанию МПС России от 29 ноября 2002 г. № 191у). 2003. - 55 с.

58. Кочетков А.А., Шалягин Д.В. Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте: системный подход // Магистраль. 2009. — № 2. -80 с.

59. Кравцов Ю.А., Разгонов А.П., Зенкович Ю.И. О влиянии на рельсовые цепи электрической дуги на токосъемнике электровоза при гололсдо-образовании // Автоматика, связь, информатика. — 1999. — № 8. — С. 2 — 4.

60. Кравцов Ю.А., Степенский Б.М. Система интервального регулирования движения поездов с централизованным размещением аппаратуры. — М. :МИИТ, 1983.-86 с.

61. Красовский А.А. Справочник по теории автоматического управления // Под ред. А.А. Красовского. -М. : Наука, 1987. 712 с.

62. Красюк Б.А., Корнеев Г.И. Оптические системы связи и световод-ные датчики. Вопросы технологии. — М. : Радио и связь, 1985. — 192 с.

63. Кудряшов Н.А. Нелинейные волны и солитоны // Соровский образовательный журнал. — 1997. — Т. № 2.

64. Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. — М. : Машиностроение, 1983. — 216 с.

65. Лари Леви. Применение фильтра Калмана в навигационной аппаратуре/Пер. «Навгеоком», 2002.

66. Левин Г.Г., Вишняков Г.Н. Оптическая томография. — М. : Радио и связь, 1989.-224 с.

67. Лещев А.И. Обеспечение электромагнитной совместимости электроподвижного состава с асинхронным тяговым приводом в системе электрической тяги постоянного тока: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 2003. -28 с.

68. Лонгрен К., Скотт. Э. Солитоны в действии. — М. : Мир, 1981.312 с.

69. Маймистов А.И. Оптические солитоны // Соровский образовательный журнал. — 1999. — Т. № 11.

70. Маймистов А.И. Обратимые логические элементы — новая область применения оптических сослитонов // Квантовая электроника. — 1995- № 10.

71. Мельников Г.С. Принципы построенияоптических вычислений и оптической памяти на элементах фрактальной оптики и оптшси фрактальных транспорантов.

72. Назаров М.М. Фемтосекундньте нелинейно-оптические процессы; усиленные поверхностными электромагнитными волнами. Диссертация* на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. // МГУ. — М, 2002. -161 с.

73. Неугодников А. Волоконно-оптические датчики деформаций как элемент строительного мониторинга // Строительная инженерия. — М.: 2005: № 9. ' .

74. Новакович В.И. Бесстыковой пугь со сверхдлинными плетями : Учеб. пособие. Ростов н/Д: РГУПС, 2001.-90 с.

75. Окоси Т., Окамото К., Оцу М., Нисихара X., Кюма К, Хататэ К. Волоконно-оптические датчики;Л;.■: Энергоатомиздат, 1990.

76. Онищенко С.М: Применение гиперкомплексных чисел: в теории инерциальной навигации. Автономные системы. — Киев: Наукова думка, 1983.-208 с.

77. Пат. на изобретение № 2346839. Волноводно-оптический датчик мониторинга железнодорожного пути // Прокопенко С.А., Каменский В.В. и др. Опубл. 2009. Бюл. № 5.

78. Пат. на изобретение № 2361251. Оптический аналого-цифровой преобразователь. Прокопенко С.А., Каменский В.В., Соколов С.В., и др. Опубл. 2009. Бюл. № 19.

79. Прокопенко С.А. Оптические системы регулирования движением поездов. Тезисы для научно-технической конференции. — Труды веероссийской научно-практической конференции «Транспорт 2004», Часть 1, Май 2004 г. - Ростов н/Д : РГУПС, 2004. - С. 3.

80. Прокопенко С.А. Системы координатного регулирования движения поездов на основе оптических технологий // Автоматика, связь, информатика. -2004. -№ 7.

81. Прокопенко С.А. Перспективные датчики на основе волоконной оптики для устройств железнодорожной автоматики и телемеханики // Сб. науч. трудов РГУПС. Ростов н/Д : РГУПС, 2005:

82. Прокопенко С.А. Волоконно-оптический датчик // Вестник РГУПС. 2004.

83. Прокопенко С.А. Волноводно-оптический датчик мониторинга пути // Путь и путевое хозяйство. — 2007. № 5.

84. Прокопенко С.А. Универсальный волноводно-оптический датчик для контроля наличия подвижных единиц и технического состояния верхнего строения железнодорожного пути // Сборник научных трудов РГУПС. — Ростов н/Д : РГУПС, 2009.

85. Прокопенко С.А. Междунар. межвуз. сб. научных трудов «Актуальные проблемы развития технических средств технологий железнодорожной автоматики и телемеханики». — Ростов н/Д, РГУПС, 2003. С. 136-141.

86. Пугачев B.C., Синицын И.Н. Стохастическое дифференциальные системы. -М. : Наука, 1985.

87. Сейдж Э., Меле Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении. — М.: Связь, 1976.

88. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С.Ш. Оптимальное управление системами: — М.: Радио и связь, 1982.

89. Семенов А.С., Смирнов B.JL, Шмалько А.В. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации. — М. : Радио и связь, 1990.

90. Серкин В.И., Беляева T.JI. Оптитмальное управление параметрами оптических солитонов // Квантовая электроника. — 2001. — № 11. — С. 31.

91. Сирадзединов Т.К. Оптимизация систем с распределенными параметрами. — М.: Наука, 1977.

92. Соколов С.В., Половинчук Н.Я. Теоретические основы синтеза автономных помехоустойчивых бесплатформенных навигационных систем. -Ростов н/Д : МО РФ, 1997. 380 с.

93. Соколов С.В., Погорелов В.А. Основы синтеза многоструктурных бесплатформенных навигационных систем. — М. : ФИЗМАТЛИТ, 2009. -184 с.

94. Соколов С.В., Шевчук П.С., Бабкин G.B., Панкратов В.А. Перспективные устройства обработки и защиты информации для помехозащи-щенных АСУ. М. : Радио и связь, 2002. - 224 с.

95. Соколов С.В. Оптимальное оценивание возмущений процесса калмановской фильтрации // Автоматика и телемеханика. — 1999. — № 4.

96. Соколов С.В., Оленев С.А. Синтез алгоритмов идентификации волновых возмущений при нелинейных измерениях // Автоматика и телемеханика. —2000. — № 10.

97. Соколов' С.В., Оленев С.А. Метод структурной оптимальной идентификации волновых случайных возмущений // Автоматика и телемеханика. 2000. - № 11.

98. Соколов С.В. и др. Синтез оптимального управления наблюдениями нелинейных стохастических процессов // Автоматика и телемеханика. -1997. -№ 6.

99. Соколов С.В., Погорелов В.А. Основы синтеза бесплатформенных навигационных систем. -М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2009. 184 с.

100. Сотсков Б.М., Щербаков B.IO. Теория и техника калмановской фильтрации при наличии мешающих параметров // Зарубежная радиоэлектроника. 1985. - № 2. -С. 3-29.

101. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А. Красовского. -М. : Наука, 1987.

102. Степанов О.А. Применение теории нелинейной фильтрации в задачах обработки навигационной информации. — СПб. : ГНЦ РФ — ЦТНИГИ «Электроприбор», 2003. 369 с.

103. Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО «РЖД»),

104. Тильк И.Г. Новые технологии в системах интервального регулирования движения поездов // Автоматика, связь, информатика. — 2005. — № 12.-С. 54—56.

105. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. — М. : Радио и связь, 1983.-320 с.

106. Тихонов В.И., Харисов B.IL, Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. — М. : Радио и связь, 1991.

107. Ульянов В.М., Дудниченко A.M., Альтехаге К. Индуктивные датчики в системах железнодорожной автоматики. — М. : Автоматика, связь, информатика. 2007. - № 2 - С. 13-16.

108. Ульянов С.С. Что такое спеклы // Соровский образовательный журнал. 1999. - № 5.

109. Унгер Г.Г. Оптическая связь : Пер. с нем. / Под ред. Н.А. Семенова. М.: Связь, 1979 - 264 с.

110. Федотов А.Б., Желтиков A.M. и др. Управление локализацией света и эффективностью нелинейно-оптических взаимодействий короткихлазерных импульсов в, дырчатых волноводах // Квантовая электроника. 31, -2001.-№5.

111. Физические основы волоконной оптики : учебное пособие/ В.Ф.' Лопатин, li.H. Мищенко. Ростов н/Д : РГУПС, 2006.-168 с.

112. Фильтрация и стохастическое управление, в динамических системах / Под ред. К.Т. Леодеса. М. : Мир, 1980. -407 с.

113. Фомин В.П. Рекуррентное оценивание и адаптивная фильтрация. -М. : Наука, 1984.-288 с.

114. Хуторцев В В., Соколов С.В., Шевчук П.С. Современные принципы управления и фильтрации в стохастических системах. — М. : Радио и связь, 2001.-808 с.119: Шахтарип Б.И. Нелинейная оптимальная фильтрация в примерах и задачах // Гелиос ДРВ. 2008. - 344 с.

115. Шереметьев А.Г. Лазерные системы связи / Пер. с англ. -М. : «Связь», 1972. . '

116. Шереметьев А.Г. Статистическая теория лазерной связи. М. : Связь, 1971.-264 с. ^л'".

117. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. -М; : Мир, 1975.-683 с.

118. Rudolph W., Sheik-Bahae M., Lester L.Y.I I Opt.Lctt. 1997. -V. 22. -№ 5.-P. 313-315.

119. N. Nishibori et al. Quarterly Report ofRTRI. 2002; № 4. - P. 155 — 162. , '''■ '129. www.avesta.ru.130. www.ohrana.ru.131. www.rusnauka.com/NIO 2007/Tecnic/l2772.doc.htm.

120. Материалы к совещанию по итогам работы хозяйства автоматики . и телемеханики за 2008 год. СПб. : Департамент ЦШ, 2008. - 202 с.

121. Система обнаружения поездов с использованием микроволновой аппаратуры//Железные дороги мира. 2004.-№ 5: