Графоаналитический метод визуализации рисков катастроф воздушных судов

Грибков, Игорь Михайлович

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Графоаналитический метод визуализации рисков катастроф воздушных судов

кандидата технических наук: Грибков, Игорь Михайлович
город: Москва
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.13.12
цена: 450 рублей

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Графоаналитический метод визуализации рисков катастроф воздушных судов»

Автореферат диссертации по теме "Графоаналитический метод визуализации рисков катастроф воздушных судов"

На правах рукописи

ГРИБКОВ ИГОРЬ МИХАЙЛОВИЧ

ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ВИЗУАЛИЗАЦИИ РИСКОВ КАТАСТРОФ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Специальность 05.13.12. «Системы автоматизации проектирования» (отрасль - авиационная и ракетно-космическая техника)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре «Инженерная графика» в Московском авиационном институте (государственном техническом университете)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор М.Ю. Куприков

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ю.П. Шеншин кандидат технических наук, доцент К.А. Клещев

Ведущее предприятие: Санкт-Петербургский Государственный университет Гражданской Авиации

Защита состоится 27$ 2006 г. в 45" часов на заседании диссертационного совета Д212.125.13 Московского авиационного института (государственного технического университета) по адресу:

125993, Москва, Волоколамское шоссе, д. 4, главный административный корпус, зал заседания Ученого Совета, 302гл.

Просим Вас принять участие в обсуждении диссертационной работы или прислать свой отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, по указанному выше адресу.

Для участия в заседании диссертационного совета необходимо заблаговременно заказать пропуск по тел. 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 20 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д212.125.13 кандидат технических наук, доцент

.В. Маркин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. С ростом мирового парка воздушных судов (ВС) и с увеличением интенсивности воздушного движения проблема обеспечения безопасности полетов становится все более актуальной. Важность проблемы обеспечения безопасности на воздушном транспорте подтверждена целым рядом нормативных документов, таких как стандарты Международной организации гражданской авиации (ИКАО), Международной ассоциации воздушного транспорта (ИАТА) и Воздушного Кодекса (ВК) Российской Федерации (РФ), которые накладывают жесткие требования на уровень безопасности полетов ВС при организации воздушного движения (ОрВД).

Несоблюдение российских и международных стандартов влечет за собой существенные осложнения при осуществлении деятельности при ОрВД. Программа ИАТА по проведению проверок в области эксплуатационной безопасности (ЮБА) представляет собой первый глобальный стандарт для управления безопасностью полетов в авиакомпаниях. Эта программа дополняет проводимую ИКАО Универсальную программу проверок организации контроля за обеспечением безопасности полетов (УППКБП), признается многими правительствами, а к концу 2007 года участие в ней станет одним из условий членства в ИАТА.

Объективно существующие противоречия между принятой в РФ методологией управления безопасностью полетов, состоянием, характеристиками используемых в ОрВД программно-технических средств, с одной стороны, и предписаниями нормативных документов ИКАО по обеспечению приемлемого уровня риска катастроф ВС, с другой, в условиях активно развивающегося рынка авиационных перевозок, привели к необходимости поиска новых методов для совершенствования существующих средств управления безопасностью полетов.

Актуализация требований по управлению безопасностью полетов по критерию риска катастроф ВС обусловила потребность в разработке принципиально новых решений для программно-технических средств системы ОрВД, в том числе в области методологии визуализации этих рисков на индикаторах воздушной обстановки (ИВО) диспетчерских автоматизированных рабочих мест (АРМ), при сохранении процедурной преемственности и совместимости как с существующими технологиями работы авиационных диспетчеров, так и с аппаратными средствами аэронавигационных систем. Практическая реализация решений такого уровня, как правило, невозможна без применения современных систем автоматизированного проектирования (САПР).

Актуальность проблемы и возможность ее решения на принципиально новом уровне обусловили выбор тематики исследования, которая включила в себя изучение проблемной области, существующих подходов к визуализации

рисков катастроф в задачах управления безопасностью полетов на воздушном транспорте, исследование рисков катастроф ВС, создание их математических моделей, разработку методов визуализации заданных значений рисков для типовых относительных движений пары ВС, и создание научно-методического обеспечения, позволяющего автоматизировать процесс визуализации рисков катастроф в условиях оперативного взаимодействия прикладного программно-математического аппарата, разработанного соискателем, и элементов традиционных систем структуры ОрВД, в контексте современных российских и международных правовых норм, регламентирующих авиационную деятельность.

В качестве главного направления исследования была выбрана разработка и обоснование графоаналитического метода визуализации приемлемых рисков катастроф ВС, а также его программная реализация и интеграция в структуру традиционных технических средств ОрВД путем создания интеграционного программного комплекса визуализации рисков катастроф (ИПК ВРК), решающего перечисленные задачи в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Методологической и теоретической основой исследования стали фундаментальные труды по проблемам оценки риска катастроф, к которым относятся работы ведущих российских (Федорова Ю.М., Кузнецова B.JL, Алипова И.В., Спрыскова В.Б.) и зарубежных специалистов (P.G. Reich, D.A. Hsu, D.Anderson, P. Brooke, S. Nagaoka).

Анализ работ убеждает в необходимости тесной интеграции наработок в области безопасности полетов, компьютерной графики и САПР с целью дальнейшего повышения качества решения задач визуализации рисков катастроф при обслуживании воздушного движения.

Целью работы является разработка научно-методического обеспечения графоаналитического метода визуализации приемлемых рисков катастроф ВС на этапах предварительного планирования и непосредственного обслуживания воздушного движения путем создания интеграционного программного комплекса визуализации рисков катастроф.

Внедрение разработанного ИПК ВРК в структуру традиционных средств ОрВД позволит диспетчеру осуществлять стандартные процедуры управления потоком ВС на основе нового единого визуального образа приемлемого риска, обеспечивая тем самым безопасность воздушного движения графоаналитическим методом.

Достижение поставленной цели диссертационной работы осуществлено путем решения следующих задач:

• проведения анализа проблемы обеспечения безопасности полетов при ОрВД;

• выбора методики исследования проблемной области;

• создания научного инструмента для количественной оценки рисков катастроф пары ВС при ОрВД для всех типов относительного движения;

• разработки метода построения поверхности равной вероятности отклонений фактических положений ВС от номинального и метода визуализации приемлемого уровня риска катастроф пары ВС при ОрВД;

• проведения сравнения традиционного метода визуализации уровня безопасности, основанного на использовании минимумов радиолокационного эшелонирования, и предложенной визуализации приемлемого риска катастроф ВС в задачах управления безопасностью полетов при ОрВД;

• выбора единого визуального образа приемлемого уровня безопасности полетов при ОрВД;

• разработки интеграционного программного комплекса визуализации рисков катастроф ВС на основе единого графического образа приемлемого уровня безопасности для системы ОрВД и его интеграция с АРМ диспетчера.

Методика исследования. Объектом исследования является риск катастроф ВС при ОрВД. Предметом исследования является выявление методических решений, обеспечивающих удовлетворение требований по приемлемому уровню риска катастроф ВС. Выявление рациональных методик осуществлено на основе симуляционного и аналитического моделирования. Задача отыскания рациональных значений параметров решена методом теории вероятностей и выбросов случайных процессов. Исследования теоретических вопросов в диссертационной работе были построены в основном на базе методов математической статистики, аналитического и имитационного программирования, численных методов анализа при решении нелинейных уравнений и др.

Научная новизна диссертации заключается в разработке научно-методического обеспечения графоаналитического метода визуализации риска катастроф ВС, включающего методики, алгоритмы и программные средства оценки риска катастроф пары ВС при ОрВД, которые позволяют решать задачу визуализации рисков катастроф ВС с учетом требований по приемлемому уровню безопасности. В ходе разработки графоаналитического метода визуализации риска катастроф ВС были получены следующие новые результаты:

• предложен и апробирован сам графоаналитический метод визуализации рисков катастроф ВС, и решена задача выбора рациональных допусков значений параметров поверхности равной вероятности, обеспечивающих соответствие процесса УВД в секторе обслуживания требованиям по приемлемому уровню безопасности;

• разработаны аналитические модели рисков катастроф при движении ВС по пересекающимся ВТ на одной высоте, при пересечении занятых эшелонов, по одной воздушной трассе (ВТ) на одной высоте, по параллельным ВТ в горизонтальной и вертикальной плоскости;

• доказана адекватность разработанных аналитических моделей путем сравнения аналитических и симуляционных оценок вероятностей столкновений;

• разработан метод построения поверхностей равных вероятностей (С) отклонений фактических положений ВС от номинального;

• на основе разработанных методов, технологий и моделей создан ИПК ВРК «Безопасность», встраиваемый в структуру традиционных средств управления воздушным движением и обеспечивающий точное и оперативное решение задачи визуализации приемлемых рисков катастроф ВС.

Практическая ценность. Разработанные модели расчета риска катастроф ВС, графоаналитический метод визуализации рисков катастроф, алгоритмы и процедуры использованы в созданном соискателем ИПК ВРК «Безопасность». Программный комплекс является современным инструментом для авиационных диспетчеров, специалистов по организации воздушного движения и предназначен для мониторинга рисков катастроф ВС и управления безопасностью полетов.

Результаты работы могут быть использованы в системах организации потоков воздушного движения и управления воздушным движением, при подготовке специалистов по обслуживанию воздушного движения в учебных заведениях гражданской авиации (ГА).

Достоверность результатов разработанных аналитических моделей и графоаналитического метода обеспечивается их верификацией на симуляционных моделях, при этом отклонение не превышает ±3%. Разработанный программный комплекс соответствует заданным техническим требованиям и обеспечивает получение результатов в соответствии с требованиями РФ и ИКАО.

Внедрение результатов работы. Разработанные модели, графоаналитический метод визуализации рисков катастроф воздушных судов, а также алгоритмы и ИПК ВРК «Безопасность», внедрены на предприятии ООО «Аэрон Дизайн», и в двадцать четвертом научном экспериментально-исследовательском управлении Министерства обороны Российской Федерации, что подтверждено соответствующими актами о внедрении.

Апробация работы. Результаты исследований выносились на обсуждение на следующих научно-технических конференциях, форумах, тематических семинарах и выставках:

• на VI Международном авиационно-космическом салоне «МАКС-2003», Жуковский, август 2003 г;

• на секции "Прикладные информационные технологии" XII Международной студенческой школы-семинара "Новые информационные технологии", Судак, май 2004 г;

• на Всероссийском конкурсе на лучшие научные работы студентов по естественным, техническим наукам (проекты в области высоких технологий) и инновационным научно-образовательным проектам. Звенигород, 2005 г.;

• на VII международном авиационно-космическом салоне «МАКС-2005», Жуковский, август 2005 г;

• на международном семинаре ИКАО «Безопасность на ВПП и в системе ОрВД», Москва, сентябрь 2005 г;

• на научно-техническом совете №5 от 2005 г. ФГУП Гос НИИ «Аэронавигация», Москва, сентябрь 2005 г;

• на научном семинаре №1 от 2006 г. ФГУП Гос НИИ «Аэронавигация», Москва, февраль 2006 г;

• на международной специализированной выставке гражданской авиации «Росавиаэкспо-2006», Московская область, февраль 2006 г.

Основные теоретические положения и некоторые результаты исследования опубликованы автором в восьми научных публикациях [1-8], из них [2,4,6-7] — в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, библиографического списка (103 работы отечественных и зарубежных авторов) и шести приложений. Общий объем диссертации — 255 страниц, включая 9 таблиц и 80 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснованы важность и актуальность проведенных исследований, сформулированны цель и основные задачи работы, отмечены научная новизна, практическая ценность и реализация основных результатов, приведено краткое содержание диссертации и дана ее общая характеристика.

В первой главе выполнен анализ российских и международных требований по обеспечению безопасности полетов при организации воздушного движения. Наибольшее внимание было уделено «Воздушному кодексу Российской Федерации», Федеральной целевой программе «Модернизация транспортной системы России», Приложению 11 к Чикагской конвенции о международной гражданской авиации «Обслуживание гражданской авиации», Правилам аэронавигационного обслуживания «Организация воздушного движения» (ICAO Doc 4444). Также исследовались требования Евроконтроля по регулированию безопасности (ESARR) и руководство ИКАО по управлению безопасностью полетов (ICAO Doc 9859).

Выполненный анализ показал, что в российских нормативных документах отсутствует строгое определение безопасности полетов ВС при ОрВД, и применяемые на практике определения не могут быть признаны удовлетворительными, так как относятся к физически нереализуемым транспортным системам. В первой главе предложено новое формально строгое определение безопасности полетов при организации воздушного движения, полностью соответствующее российским и международным требованиям:

«Под безопасностью полетов понимают такое состояние Единой Системы организации воздушного движения (ЕС ОрВД), которое позволяет осуществлять деятельность по предоставлению аэронавигационных услуг на аэродромах и в воздушном пространстве с риском причинения экономического вреда и/или ущерба здоровью пассажирам и/или эксплуатантам ВС, не превышающим заданного значения».

Кроме того, анализ требований позволил определить показатели и критерии безопасности полетов при ОрВД. Приемлемыми значениями риска катастроф в РФ являются (см. табл. 1):

Таблица 1.

Приемлемые значения риска катастроф в РФ

В целом при предоставлении обслуживания ВС I — III классов в воздушном пространстве 2х10"8 \/л.час на маршруте 1.5 хЮ"8 1/ л.час

на подходе 4.80x10"8 1 /л.час

на кругу 3.14х10~7 1/л.час

В целом при предоставлении обслуживания одного ВС I - III классов на аэродроме 1.142 х 10~71 / л.час на посадке 1.0x10 "7 1 / посадка

на взлете (старте) 1.1 хЮ"81/ взлет

на рулении 0.32x10~81/ руление

Суммарно при обслуживании ВС I — III классов на всех этапах полета (от перрона до перрона) 7.71 хЮ-8 1 /л.час

-9В рамках исследований в первой главе выполнен анализ объективных факторов природы риска катастроф ВС при ОрВД. Показано, что основным (до 70% случаев) фактором является отклонение фактического положения ВС от запланированного (наблюдаемого) (см. рис.1).

линий заданного пути

Рассмотрены классические модели позиционных ошибок. Показано, что в основе всех моделей используется предельная смесь нормальных

га

ошибок, имеющих плотность вероятности \ _ 1 со случайным

] V ><->,)— г-— е , агы 2тг

стандартным отклонением <тг , имеющим плотность вероятности g{c7r) :

Р(г) = ]/(г,аг)-В(аг).4сгг (О

о

Для формализации отклонений фактических положений ВС от номинальных в задачах оценки риска катастроф в первой главе выбрано

1 "И

двустороннее экспоненциальное распределение (ОЕ) р(г) =-е ^,

2АГ

которое получается из (1), если в качестве g(o'r) использовать плотность

показательного распределения £(сгг) = V• е~УСГг , где ^ — ¿Хг —

математическое ожидание случайной величины С7Г .

В связи с черезвычайно низким уровнем требуемых (приемлемых) рисков катастроф ВС при ОрВД и невозможностью проведения натурального эксперимента по оцениванию показателей безопасности в первой главе сделан вывод о том, что задачи оценки риска катастроф должны решаться с помощью математического моделирования.

Во второй главе подробно описывается разработка математических моделей рисков катастроф ВС для типовых относительных движений в зонах ответственности районных центров ЕС ОрВД РФ: при движении ВС по одной ВТ на смежных эшелонах, при движении ВС по параллельным ВТ на одной высоте, при движении ВС по одной ВТ на одной высоте, при движении ВС по пересекающимся ВТ на одной высоте, с пересечением занятых встречных и попутных эшелонов. Все модели адаптированны для решения задач управления безопасностью полетов при ОрВД в условииях радиолокационного контроля для верхнего воздушного пространства районного центра (РЦ). Показано, что риск катастроф ВС зависит от типа относительного движения, дисперсий отклонений фактических положений ВС от номинальных скоростей отклонений, размеров ВС, минимумов эшелонирования и времени, в течении которого ВС совершают тот или иной тип относительного движения.

Обобщенное выражение для риска катастроф пары ВС, совершающей полет в условиях радиолокационного контроля по одной воздушной трассе на одной высоте и на смежных высотах, по параллельным воздушным трассам на одной высоте можно записать в виде

(2)

^тл I 21 Г 21 V 21 7

Обобщенное выражение для риска катастроф пары ВС, совершающей полет по пересекающимся воздушным трассам без изменения высоты полета, по одной воздушной трассе с пересечением занятых встречных и попутных эшелонов можно записать в виде

Тупо

1-е 0

=-т--(3>

У"Р

В выражениях (2) и (3) обозначения соответствуют следующим переменным:

Na число катастроф ВС (number of accidents);

At протяженность столкновения пары ВС при движении их номинальных положений по параллельным линиям пути;

Т УПР время, в течение которого пары ВС осуществляют тот или иной тип относительного движения;

Py(sy-Ay)> вероятность перекрытия пары ВС соответственно по продольному (х), боковому (у) и вертикальному (z) относительному расстоянию — минимуму эшелонирования Sx,Sy, S2 при движении по параллельным воздушным трассам — в зависимости от характеристик дисперсий фактических отклонений ВС от номинальных положений (ЛГ,Л„,Л.); Л у i

И' Щ' и средние абсолютные относительные скорости ВС по направлениям Sx,Sy ,SZ;

К' к усредненный размер ВС по направлениям Sx,Sy ,SZ;

интенсивность столкновения пары ВС на пересекающихся воздушных трассах без изменения высоты или на одной ВТ с пересечением занятых встречных и попутных эшелонов в зависимости от минимумов эшелонирования при пересечении эшелонов (S^) или воздушных трасс (S' ) и дисперсий отклонений фактических положений ВС от номинальных ( Лг, Я„, Л.). X у z

Особое внимание во второй главе было уделено проверке адекватности разработанных аналитических моделей рисков. Для этого были разработаны симуляционные модели рисков и проведено сравнение аналитических оценок рисков и оценок, полученных методом Монте-Карло. Сравнительный анализ оценок показал практическое совпадение (расхождения не превышают ±3%).

Разработанные аналитические модели рисков катастроф представляют собой сложные аналитические выражения, использование которых возможно только с использованием современных вычислительных средств. В связи с этим прямое использование разработанных моделей в задачах управления безопасностью полетов предъявляет к пользователям повышенные требования по математической подготовке и современных методов вычислений. В этой связи наряду со строгими математическими методами моделирования рисков катастроф ВС при ОрВД в задачах управления безопасностью необходимо разработать визуальные методы управления риском, мало отличающихся от применяемых в настоящее время методов на основе выдерживания минимумов эшелонирования, но гарантирующих выполнение минимальных требований по безопасности полетов без непосредственного вычисления риска катастроф ВС.

Третья глава диссертации посвящена разработке метода построения поверхности равной вероятности уровня С (вероятности, с которой ВС находится в любой из точек, принадлежащих этой поверхности) и обоснованию графоаналитического метода визуализации рисков катастроф ВС при ОрВД.

Визуализация риска катастроф при ОрВД достигается посредством визуального анализа сближения поверхностей равных вероятностей отклонений фактических положений ВС от номинальных, отображаемых на диспетчерском ИВО. Для описания плотностей вероятностей отклонений фактических положений ВС от номинальных будем (в соответствии с разделом 1.4 первой главы) использовать нормальный (И) и двусторонний экспоненциальный (ОЕ) законы, а для графоаналитического метода визуализации рисков катастроф ВС использовать аппроксимирующую поверхность (рис. 3).

Входными данными для метода построения поверхности равной вероятности уровня С являются:

- уровень равной вероятности С;

- усредненные размеры ВС в рассматриваемом воздушном пространстве

( » ^у * ^г )»

- характеристики дисперсий отклонений фактических положений ВС от номинальных ( Лх, Лу, Л2 ).

Для сравнения относительных размеров поверхностей N и БЕ построим их в единой системе координат при различных значениях С, но при одинаковых значениях 1х> 1у, Лх,Лу,Л2. Результаты представлены на рис.2.

Поверхностъ, образованная массивом точек РЕ выборки

Поверхность, образованная массивом точек нормальной выборки

Поверхность, образованная массивом точек ОЕ выборки

Поверхность, образованная массивом точек нормальной выборки

Поверхность, I Поверхность,

образованная массивом точек образованная массивом точек ОЕ выборки нормальной выборки

а)

Лг = Л„ = Л = 0.5 км,

* У 1

1х = 1у = 0.05 км, к = 0.015 км, С —10~7:

б)

Лх =Лу= Л2 = 0.5 км, 1х-1у- 0.05 км, Ь = 0.015 км, С = 10-9;

в)

Лх = Лу = Лг - 0.5 км, 1х — 1у- 0.05 км, 1г = 0.0\5 км, С = 10"12.

Рис.2 Сравнение поверхностей равных вероятностей фактических отклонений ВС от номинального для нормального и БЕ законов при одинаковых дисперсиях и размерах ВС, но при различных С

Для заданных значений С, 1Х , 1у, 1г, Лх, Лу, Л2 находят размеры

поверхности по осям ох, оу, 02 для ИЕ закона, характеризующего фактические отклонения ВС от номинальных, как корни уравнений: (4) - по аВЕ; (5) - по ЪВЕ ; (6) - по <ЛВЕ.

По лучим: fc.fr.^ _0>

с-

8 • Ах • Лу • Лг

/у. 1у - ¿г 8 • Ах-Лу-Лг

fc.fr« /г 8•Лх'Лу-Лг

ЬОЕ

Лу

о,

"ОС

, Ь -

= 0,

(4)

(5)

(6)

= 1п

8-С-Лх-Лу-Лг) .

lx.ly.lz )■**'• т

, , , 8-С'Ах-Лу-Лг . , ¿ПГ = 1п|-:—:—Г-I • Лу;

аОЕ = 1п]

fc.fr. к

8-С-Ах-Ау-Аг fc.fr* /г

•Аг.

(8) (9)

Строят эллипсоид относительно точки номинального положения ВС, полуоси которого равны (7), (8) и (9) (см. рис.3).

В главе доказано, что эллипсоид с полуосями С1ВЕ,Ът^Е)Е (3 на рис.3) всегда больше по размеру, чем поверхности равных вероятностей фактических отклонений положений ВС от номинальных для нормального (1 на рис.3) и двустороннего экспоненциального (2 на рис.3) законов, описывающих фактические отклонения.

1 - Поверхность равных вероятностей отклонений фактических положений ВС от номинального для нормального закона (малым эллипсоид) \

Номинальное положение ВС-^

Вершины исевдооктаэдра лежат на осях и принадлежат аппроксимирующей поверхности (большому эллипсоиду)

3 - Аппроксимирующая поверхность (большой эллипсоид)

X, км

2 - Поверхность равных вероятностей отклонении фактических положений ВС от номинального для двустороннего экспоненциального чакона (псевдооктаэдр)

//У

(а

/1 7

У. км

Полуоси аппроксимирующего большого эллипсоида

"3

Рис. 3 Построение аппроксимирующей поверхности равных вероятностей отклонений фактических положений ВС от номинального

Сама по себе поверхность равных вероятностей С отклонений фактических положений ВС от наблюдаемого не связана с риском, а характеризует лишь дисперсию фактических положений ВС. Близость поверхностей для различных ВС, а тем более их пересечение указывают на реальную возможность их столкновения. В этой связи в диссертации поставлена и решена задача визуализации приемлемого уровня риска катастроф ВС при ОрВД для различных типов относительного движения.

Для параллельного относительного движения, при движении ВС по одной воздушной трассе на одной высоте аналитические модели рисков

катастроф Ыах{у,г) п0 заданным значениям относительных скоростей |л:|, ,

, усредненным габаритам ВС 1Х ЛУЛ2> характеристикам дисперсий

фактических отклонений ВС от номинальных положений позволяют найти минимумы эшелонирования ^(З1 , при которых величины рисков равны

приемлемым значениям 7X5^ ^, как корням уравнения:

= 0. (Ю)

Найденные из (10) значения минимумов эшелонирования обеспечивают риск катастроф, равный приемлемому (для конкретных условий обслуживания воздушного движения), а с другой стороны представляют собой удвоенные значения полуосей аппроксимирующего эллипсоида поверхности равных вероятностей отклонений фактических положений ВС от номинальных (при одинаковых значениях ЛХ,Л ,Лг обоих ВС). Отсутствие касания этих

эллипсоидов при параллельном движении в горизонтальной (вертикальной) плоскостях и при движении ВС по одной трассе на одной высоте будет свидетельствовать о том, что фактический риск №ах(у 2>> меньше приемлемого

ТЬ8х{у г), а перекрытие будет свидетельствовать об обратном. Таким образом

решена задача визуализации приемлемых рисков при плановом относительном движении ВС по одной трассе на одной высоте и по параллельным маршрутам в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Некоторую сложность вызывает визуализация приемлемых рисков катастроф при движении ВС по одной трассе с пересечением занятых эшелонов (рис. 4) или по пересекающимся воздушным трассам (рис. 5 а)).

Рис. 4 Визуализация приемлемого уровня риска катастроф при контроле за движением номинальных положений ВС

Как и для случая параллельного относительного движения и при движении по одной трассе на одной высоте модели рисков Ыаху^г) > разработанные в главе 2 настоящей диссертации, позволяют найти минимумы эшелонирования 8 (Б^^ обеспечивающие приемлемые риски катастроф, как корни уравнения:

М^) (^ф*)) - ТЬБ^ =0. (11)

Найденным значениям минимумов эшелонирования для конкретных условий обслуживания соответствуют приемлемые риски, равные ТЬБ^^ , и и минимальные в горизонтальной и вертикальной плоскостях номинальные расстояния и ^тГп° » оцененные во второй и третьей главах

диссертации.

По оцененным значениям и можно найти полуоси

аппроксимирующих эллипсоидов поверхностей равных вероятностей фактических положений ВС относительно номинальных , как это показано на рис. 5 (а - в).

а) при визуализации приемлемого риска N(1.

б) при визуализации приемлемого риска N(3,

в) при визуализации приемлемого риска Ыа.

Рис. 5 Нахождение полуосей аппроксимирующих эллипсоидов равной вероятности Ск отклонений фактических положений ВС от номинального

Визуализация текущих рисков при пересечении воздушных трасс и занятых эшелонов представляет собой контроль касаний либо пересечений построенных поверхностей равных вероятностей.

Кроме того, в третьей главе выполнено сравнение традиционных видов визуализации текущих уровней безопасности на основе использования минимумов радиолокационного эшелонирования и поверхностей равных вероятностей, разработанных в диссертации. Сравнение позволило обосновать предложения по использованию единого визуального образа приемлемых рисков катастроф ВС для задач управления безопасностью полетов при ОрВД для всех типов относительного движения в РЦ.

Четвертая глава посвящена разработке опытного образца сетевого клиента ИПК ВРК «Безопасность».

Были выбраны средства разработки (рис.6), составлена функциональная схема (рис.7), построена структурная схема и согласованы интерфейсы передачи данных (рис.8), что позволило сформировать архитектуру вычислительного комплекса и создать рабочий прототип (рис.9).

1&,

-С

-с

ИПК ВРК «Безопасность»

Подсистема трехмерной индикации воздушной обстановки (31) ПВО)

-О Функции трехмерного отображения воздушной обстановки >-[2) Функции послойной визуализации контролируемых объектов ' -Г| Функции трехмерной навигации в управляемом пространстве

Функции визуализации приемлемых рисков катастроф ВС (—Г"1*) Функции контроля касаний/пересечений эллипсоидов —Р*] Функции прогнозирования пересечений эллипсоидов Подсистема обработки информации :

>-{~Ь| Функции преобразования входных аэронавигационных данных -О Функции формирования журнала поступающей информации >-[~ь{ Функции расчета параметров безопасности ВС ►-Р"} Функции расчета параметров эллипсоидов ■—| ^ Функции взаимодействия с базой данных : |-{"~Ь) Функции формирования и сохранения результатов : —[~г>| Функции экспорта (пересылки) результатов Подсистема изменения параметров и настройки

Функции настройки интерфейсов и параметров безопасности Функции параметрического контроля исполнительных модулей

Рис. 6 Средства Рис. 7 Функциональная схема

разработки ИПК ВРК «Безопасность»

Взаимодойствие с ИБО традиционных систем

Подсистема трехмерной индикации воздушной 7 обстановки (ЗР ИБО) ^ у*

Взаимодействие с источниками РЛИ традиционных систем

Блок трехмерного отображения воздушной обстановки

Подсистема обработки информации

Клок визуализации рисков катастроф ВС

1 1 м> Блок формирования и сохранения результатов сг .1......1

11

I

Чг~

Взаимодействие С БД традиционных систем

1- корректирующее воздействие

2- данные первичной радиолокации- азимут/дальность. Бортовой номер и барометрическая высота- по радносообщениго

3 - данные вторичной радиолокации - бортовой номер, координаты, барометрическая высота, скорость

4 - данные мультирадариой обработки - см. 3 (более точные данные)

5 - данные для представления потока ВС в трехмерном пространстве сектора управления

6 - данные для построения поверхностей равной вероятности

7 - данные для расчета параметров безопасности

8 - данные о развитии ситуации в секторе управления

9 - полный вектор параметров безопасности

10 - взаимодействие с БД в режиме реальною времени

11 - архивная информация по результатам модсл ироваиия рисков катастроф ВС и управления безопасностью

12 - полная информация ог всех компонентой системы для организации «разбора полетов» специалистами по авиационной безопасности

Рис. 8 Структурная схема ИПК ВРК «Безопасность»

Рис. 9 Фотография ИПК ВРК «Безопасность»

Каждый отдельный клиент ИПК ВРК состоит из трех подсистем:

- подсистемы трехмерной индикации воздушной обстановки (ЗО ИВО);

- подсистемы обработки информации;

- подсистемы изменения параметров и настройки.

Визуальная часть ЗЭ ИВО представлена блоком трехмерного отображения воздушной обстановки (рис. 10) и блоком визуализации приемлемых рисков катастроф (рис. 11).

Подсистема обработки информации представлена блоком расчета параметров, который реализует разработанные в диссертации модели рисков катастроф ВС и поверхности равных вероятностей отклонений фактических положений от номинальных, и выполняет функции работы с данными.

Подсистема изменения параметров и настройки обеспечивает возможность конфигурирования каждого блока программного комплекса в соответствие с текущими задачами.

Рис. 10 Блок трехмерного отображения воздушной обстановки

Рис. 11 Блок визуализации приемлемых рисков катастроф

Апробация опытного образца ИПК ВРК «Безопасность» проводилась с использованием фактического воздушного движения реальных секторов управления воздушным движением РЦ путем сравнения существующей технологии управления безопасностью на основе обеспечения минимумов радиолокационного эшелонирования и предложенного в диссертационной работе графоаналитического метода визуализации приемлемого риска катастроф. Для этого элементы (обозначенные на рис. 8 штриховой рамкой) ИПК ВРК «Безопасность» были интегрированы в традиционную систему полунатурного моделирования воздушной обстановки «Профи-200», используемую Гос НИИ «Аэронавигация» и ООО «Аэрон Дизайн» для подготовки диспетчерского состава в районных центрах УВД.

Традиционная система обеспечивает безопасность полетов посредством оценки нарушения заданных интервалов эшелонирования и выдачи рекомендации диспетчеру о применении другого типа относительного движения пары ВС. ИПК ВРК «Безопасность» позволяет визуально оценивать расстояния между поверхностями равных вероятностей в трехмерном пространстве и тем самым оценивать риск катастроф как приемлемый или неприемлемый. Рисунки 12 и 13 показывает традиционную и перспективную технологии управления безопасностью на примере воздушного движения в Великолукском РЦ.

□

?|в597в ВОТ А* Н-10100 Нося Г»Ада-10:1в СОПКА-10:21 Г ОПОКА 10:0> ИСВИ к*ч. НМПООм Токш I

'' ' 1 '-!' М 1■* .. . ,,,,,,,,, и,,,........................................... ,}

Рис. 12 Пара ВС с бортовыми номерами 85903 и 65878. Конфликт есть

В главе приведены другие примеры преимуществ управления безопасностью на основе визуализации приемлемого риска катастроф.

Рис. 13 Пара ВС с бортовыми номерами 85903 и 65878. Конфликта нет

В целом опытная аппробация ИПК ВРК «Безопасность» подтверждает теоретический вывод третьей главы о том, что обеспечение заданных уровней безопасности на основе анализа касания поверхностей равных вероятностей позволяет сокращать номинальное относительное расстояние между ВС в пределах до 85.75% от установленных минимумов эшелонирования (в зависимости от качества аэронавигационного обслуживания), что создает объективные условия для потенциального увеличения пропускной способности системы обслуживания на элементах воздушного пространства.

В заключении представлены главные выводы по работе и рекомендации по прикладному использованию графоаналитического метода визуализации рисков катастроф ВС средствами ИПК ВРК «Безопасность».

В приложении приведена верификация разработанных моделей и демонстрационная презентация ИПК ВРК «Безопасность».

ВЫВОДЫ

1, Адаптация рекомендованных ИКАО моделей рисков катастроф ВС для задач оценки рисков при ОрВД и разработка новых моделей рисков впервые позволили создать комплексный научный инструмент расчета рисков для всех типов относительного движения ВС в верхнем воздушном пространстве в условиях радиолокационного обслуживания движения. Проведение модельных исследований путем сравнения аналитических и симуляционных оценок вероятностей катастроф ВС доказало их адекватность, показав расхождение ±3%.

2. Анализ традиционных методов визуализации текущих уровней безопасности полетов при ОрВД, основанных на использовании отечественных и международных минимумов радиолокационного эшелонирования, позволил разработать новый графоаналитический метод визуализации приемлемого уровня риска катастроф ВС на основе единого трехмерного визуального

образа. Такой подход позволяет безопасно сократить в 6 раз количество используемых диспетчером визуальных образов и тем самым уменьшить количество операций обслуживания на 5-10%. При этом использование разработанного в диссертации графоаналитического метода не требует изменения технологии работы диспетчера и обладает высоким уровнем процедурной и технологической преемственности.

3. Графоаналитический метод визуализации рисков катастроф воздушных судов впервые позволил применить научный инструмент расчета рисков для построения единого трехмерного визуального образа приемлемого уровня безопасности полетов. Преимущества такого метода визуализации заключается в том, что уровень Сбезопасности поверхностей и их размеры строго

привязаны к приемлемому значению риска, характеристикам фактических отклонений ВС от номинальных, скоростям, размерам ВС, в то время как существующие в РФ минимумы радиолокационного эшелонирования одинаковы для всех условий обслуживания и назначены без должного научного обоснования. Для всех типов относительного движения в однотипных условиях управления по позиционным ошибкам и относительным скоростям ВС выбран единый уровень Сбезопасноапи = 2.285x10-8, который

позволяет безопасно сокращать номинальные относительные интервалы между ВС на расстояние, до 85.75% меньшее установленных минимумов эшелонирования (в зависимости от качества аэронавигационного обслуживания), что создает объективные условия для потенциального увеличения пропускной способности системы обслуживания на элементах воздушного пространства.

4. Разработка интеграционного программного комплекса визуализации рисков катастроф ВС «Безопасность» позволила организовать практическое взаимодействие разработанных моделей, методик и алгоритмов в рамках традиционного АРМ диспетчера на примере системы полунатурного моделирования воздушной обстановки «Профи-200» и выработать проектные рекомендации для использования в реальных условиях РЦ УВД.

Таким образом в рамках выполненного исследования разработано научно-методическое обеспечение визуализации приемлемых рисков катастроф ВС на этапах предварительного планирования и непосредственного обслуживания воздушного движения и создан интеграционный программный комплекс визуализации рисков катастроф, позволяющий решать задачу обеспечения заданного уровня безопасности, не меняя традиционной технологии и условий работы авиационного диспетчера.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Грибков И.М. Исследование влияния аэронавигационных факторов на величину минимального продольного интервала между ВС при пересечении занятых эшелонов. // Научные труды 12 международной студенческой школы-семинара «Новые информационные технологии». — Судак: 2004, 80-81с.

2. Грибков И.М., Спрысков В.Б., Щербаков Л.К. Модель оценки риска катастроф ВС при движении по одной трассе на одной высоте // «Научный вестник МГТУ ГА». - М.: 2005, №90, 63-71с.

3. Грибков И.М. Выбор плотности вероятности относительной продольной скорости для модели оценки риска столкновения ВС при движении на одной трассе на одной высоте // Труды всероссийского конкурса на лучшие научные работы студентов по естественным, техническим наукам (проекты в области высоких технологий) и инновационным научно-образовательным проектам. — Звенигород, 2005, 134-137с.

4. Грибков И.М., Спрысков В.Б., Щербаков Л.К. Модель оценки риска катастроф ВС при движении по пересекающимся воздушным трассам на одной высоте. «Научный вестник МГТУ ГА». — М.: 2005, №90, 53-62с.

5. Грибков И.М. Графоаналитический метод // «Прикладная геометрия, инженерная графика, компьютерный дизайн». - М.: ООО «Графос», 2005, №2, 9-11с.

6. Грибков И.М., Спрысков В.Б., Щербаков Л.К. Оценка вероятности столкновения ВС при пересечении занятых эшелонов // «Научный вестник МГТУ ГА». - М.: 2006, №99, 54-60с.

7. Грибков И.М., Спрысков В.Б., Щербаков Л.К. Оценка риска катастроф при пересечении занятых эшелонов в условиях процедурного управления и при непрерывном радиолокационном контроле // «Научный вестник МГТУ ГА». - М.: 2006, №99, 61-68с.

8. Грибков И.М., Спрысков В.Б., Щербаков Е.К. Использование визуальных образов отклонений фактических положений ВС от номинальных в задачах обеспечения безопасности полетов при обслуживании воздушного движения // «Научный вестник ГосНИИ «Аэронавигация»». - М.: 2006, № 6, 24-34с.

Соискатель: у/у ' Грибков И.М.

Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии МАИ

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Грибков, Игорь Михайлович

Основные сокращения.

ВВЕДЕНИЕ.

1. РОССИЙСКИЕ И МЕЖДУНАРОДНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ВОЗДУШНОГО ДВИЖЕНИЯ.

1.1 Безопасность полетов при организации воздушного движения.

1.2 Международные требования по обеспечению безопасности полетов при ОрВД.л.

1.3 Российские требования по обеспечению безопасности полетов при ОрВД

1.4 Природа риска катастроф ВС при ОрВД. Международные требования к описанию отклонений фактических положений ВС от номинальных.

1.4.1 Объективные причины существования риска катастроф ВС при ОрВД

1.4.2 Модели позиционных ошибок ВС.

Введение 2006 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Грибков, Игорь Михайлович

С ростом мирового парка воздушных судов (ВС) и с увеличением интенсивности воздушного движения проблема обеспечения безопасности полетов становится все более актуальной. Важность проблемы обеспечения безопасности на воздушном транспорте подтверждена целым рядом нормативных документов, таких как стандарты Международной организации гражданской авиации (ИКАО), Международной ассоциации воздушного транспорта (ИАТА) и Воздушного Кодекса (ВК) Российской Федерации (РФ), которые накладывают жесткие требования на уровень безопасности полетов ВС при организации воздушного движения (ОрВД).

Несоблюдение российских и международных стандартов влечет за собой существенные осложнения при осуществлении деятельности при ОрВД. Программа ИАТА по проведению проверок в области эксплуатационной безопасности (IOSA) представляет собой первый глобальный стандарт для управления безопасностью полетов в авиакомпаниях. Эта программа дополняет проводимую ИКАО Универсальную программу проверок организации контроля за обеспечением безопасности полетов (УППКБП), признается многими правительствами, а к концу 2007 года участие в ней станет одним из условий членства в ИАТА.

В связи с этим, основным направлением развития гражданской авиации Российской Федерации в настоящее время является увеличение эффективности грузовых и пассажирских авиаперевозок при сохранении приемлемого уровня безопасности полетов. В значительной мере уровень безопасности авиационных перевозок обеспечивается мероприятиями организации воздушного движения (ОрВД). Одной из наиболее актуальных задач в этой области является совершенствование диспетчерских технологий при управлении воздушным движением (УВД), которые обеспечивают безопасность и регулярность воздушного движения в зоне своего обслуживания.

Решение указанной задачи достигается созданием и внедрением автоматизированных систем и средств малой автоматизации управления воздушным движением, осуществляющих обработку данных и автоматизацию представления их диспетчерам.

Необходимость улучшения УВД и обработки данных была продиктована тем, что неавтоматизированные средства УВД перестали обеспечивать требуемое качество управления, диспетчеры не получали полного представления о динамике воздушной обстановки и затрачивали недопустимо много времени на восполнение недостающих данных для принятия решений по управлению движением воздушных судов (ВС). Управление воздушным движением в таких условиях прежними методами уже не могло обеспечивать должный уровень пропускной способности и безопасности системы.

Наблюдение за движением воздушных судов осуществляется радиолокационными комплексами, состоящими из двух типов обзорных радиолокаторов: первичного, который принимает отраженные сигналы от всех целей (в том числе от наземных и облаков), и вторичного радиолокатора, который посылает кодированные радиолокационные импульсы и получает ответ только от самолетов, оборудованных так называемым ответчиком.

Информация от радиолокаторов предоставляется диспетчерам УВД в виде текущих световых координатных отметок на индикаторах воздушной обстановки (ИВО) и трех отметок (в виде точек) предыдущих положений цели. Имеется возможность отображать вектор экстраполяции, определяющий будущее положение цели на период до 5 минут.

ЭВМ обрабатывает сигнал от вторичного радиолокатора и дополняет отметки формулярами, содержащими бортовой номер или позывной, данные о текущей высоте, заданном эшелоне, запасе топлива и т. п. Это значительно облегчает работу диспетчера. При помощи ЭВМ на ИВО вычерчиваются карты, маршруты, границы диспетчерского района, расположение радиомаяков и т. п.

Аппаратура первичной обработки радиолокационной информации (АПОИ) выделяет полезную информацию о цели (расстояние и азимут) и преобразует в цифровую форму радиолокационные сигналы первичного и вторичного радиолокаторов. Эти данные передаются в цифровом виде по каналам передачи данных в центр УВД. На основании этой информации ЭВМ контролирует все запланированные полеты, используя также введенные в нее данные планов полетов. Полетная информация представляется в удобочитаемой форме на экранах и бумажных носителях (стрипах). При этом диспетчер может запросить отображение траектории полета по любому плану с представлением времени и требуемого эшелона над каждым пунктом маршрута.

Первый этап автоматизации процессов УВД ставил своей целью создание и внедрение средств малой автоматизации сбора, обработки и отображения данных первичной/вторичной радиолокации (ПРЛ/ВРЛ) для небольших Районных Центров (РЦ) со средней и низкой интенсивностью полетов, обеспечивающих аналоговое отображение отметок ВС вместе с дополнительной информацией от ответчиков ВРЛ.

Второй этап автоматизации характеризуется реализацией дополнительных функций планирования воздушного движения и отождествления радиолокационной и плановой информации. Это позволило осуществлять корреляцию трека ВС с планом полета, расчет текущего плана полета по маршруту в зоне ответственности и, как следствие, повысить эффективность представления данных о прогнозируемом и текущем Воздушном Движении

ВД).

Третий этап автоматизации характеризуется разработкой интегрированных аэродромно-районных средств обработки данных, реализующих функции системы безопасности, связанные с поиском и предупреждением конфликтных ситуаций: предупреждение об опасных сближениях между ВС, сигнализация о снижении ВС ниже минимально безопасной высоты, сигнализация о нарушениях порядка использования воздушного пространства. В системах и средствах третьего этапа автоматизации реализуется новая концепция человеко-машинного взаимодействия на базе графического интерфейса пользователя.

Из 116 районных центров единой системы ОрВД РФ автоматизированными системами УВД оснащены только четыре районных центра - Москва, Ростов на Дону, Казань (системы второго уровня), и РЦ Магадан (система первого уровня). Только один аэроузел и три аэродрома федерального значения оснащены автоматизированными системами второго уровня.

Вместе с тем, наибольшая часть центров и пунктов УВД страны оснащена средствами малой автоматизации УВД с автоматизированными рабочими местами диспетчеров (АРМ), которые обслуживают небольшие районы (1-5 секторов РЦ) в пределах зоны видимости одного радиолокационного комплекса (РЖ). Эти АРМ имеют ограниченный набор функций обработки и отображения данных, по сравнению с автоматизированными системами. Средствами малой автоматизации оснащено около 80% РЦ, остальные центры продолжают дооснащаться. В настоящее время в эксплуатации находятся средства малой автоматизации УВД типов: "КАРМ ДРУ", УКОИ "Строка-Ц", СОДВО "Норд", "Растр", "Коринф", "Топаз-2000", которыми оснащено значительное число РЦ.

Техническое состояние оснащения центров и пунктов УВД характеризуется недостаточным в современных условиях внедрением средств обработки данных воздушной обстановки и имеет возможность эксплуатационных улучшений путем автоматизации процессов УВД.

Основной целью усовершенствования любой системы управления воздушным движением с точки зрения безопасности полетов является поддержание приемлемого уровня риска катастроф воздушных судов путем обеспечения эффективного обслуживания каждого полета и потока ВС в целом для удовлетворения требований пользователей воздушного пространства.

В настоящее время управление безопасностью полетов ВС осуществляется на основе обеспечения наблюдаемых относительных расстояний между ВС не меньших заданных минимумов эшелонирования. Для России и Международной Организации Гражданской Авиации эти минимумы сильно отличаются, как по абсолютным значениям, так и по смыслу. Стоит отметить, что и российские, и международные минимумы эшелонирования были назначены исходя из здравого смысла и приемлемой практики, без должного научного обоснования. При этом система ОрВД рассматривается как система, обслуживающая поток заявок экипажей ВС на выполнение в зоне ответственности ОрВД той или иной оптимальной с точки зрения экипажа траектории. Любые изменения траекторий или их запреты уменьшают экономическую эффективность потока ВС. Необходимость изменения траекторий появляется вследствие ожидаемого нарушения минимума эшелонирования, а вероятность зависит от величины минимума: чем больше минимумы эшелонирования, тем больше и вероятность изменения траектории.

Поэтому последние несколько лет ИКАО внедряет новый стандарт управления безопасностью полетов, который принципиально отличается от управления безопасностью полетов на основе выдерживания минимумов эшелонирования. Такой подход заключается в управлении безопасностью полетов на основе обеспечения приемлемых рисков катастроф ВС и более полно учитывает влияющие на него факторы, так как риск катастроф ВС зависит от типа относительного движения, дисперсий отклонений фактических положений ВС от номинальных, скоростей отклонений, размеров ВС, минимумов эшелонирования и времени, в течении которого ВС совершают тот или иной тип относительного движения.

Поправка 40 к Приложению 11 ИКАО «Обслуживание воздушного движения», которая начала применяться с 1 ноября 2001 года, обязывает поставщиков и регламентирующие органы ОрВД разрабатывать официальные программы управления безопасностью полетов. Российская программа обязывает «. Установить приемлемый уровень безопасности полетов по критерию риска катастроф при обслуживании ВС /-/// классов в воздушном пространстве Российской Федерации по состоянию на 27.11.03. в размере 2.00 х 10-81/л.час.

При обслуживании воздушного движения на маршруте приемлемый риск катастроф ВС по состоянию на 27.11.03. установить в размере 1.5x10-8 1/л.час.»

Таким образом, исследования, направленные на разработку графоаналитического метода визуализации рисков катастроф ВС при организации воздушного движения, являются важными, так как позволяют выполнить российские и международные требования по управлению безопасностью полетов, и актуальными, в связи с тем, что в такой постановке задача управления безопасностью решается впервые.

Переход системы ОрВД на новые принципы управления безопасностью по риску может быть осуществлен поэтапно и в своем развитии опираться на традиционные системы, дополняя их новой функциональностью технологий управления безопасностью. В основу такой системы должны быть положены решения, позволяющие осуществить дальнейшее наращивание функциональных и технических ресурсов этих систем путем поэтапного внедрения эксплуатационных улучшений, связанных с управлением безопасностью полетов на основе мониторинга рисков катастроф. Новый подход должен быть реализован таким образом, чтобы вписаться в стандартную структуру средств и методологии УВД без необходимости ее коренной перестройки.

Актуализация требований по управлению безопасностью полетов по критерию риска катастроф ВС обусловила потребность в разработке принципиально новых решений для программно-технических средств системы ОрВД, в том числе в области методологии визуализации этих рисков на индикаторах воздушной обстановки диспетчерских автоматизированных рабочих мест, при сохранении процедурной преемственности и совместимости как с существующими технологиями работы авиационных диспетчеров, так и с аппаратными средствами аэронавигационных систем. Практическая реализация решений такого уровня, как правило, невозможна без применения современных систем автоматизированного проектирования (САПР).

Актуальность проблемы и возможность ее решения на принципиально новом уровне обусловили выбор тематики исследования, которая включила в себя изучение проблемной области, существующих подходов к визуализации рисков катастроф в задачах управления безопасностью полетов на воздушном транспорте, исследование рисков катастроф ВС, создание их математических моделей, разработку методов визуализации заданных значений рисков для типовых относительных движений пары ВС, и создание научно-методического обеспечения, позволяющего автоматизировать процесс визуализации рисков катастроф в условиях оперативного взаимодействия прикладного программно-математического аппарата, разработанного соискателем, и элементов традиционных систем структуры ОрВД, в контексте современных российских и международных правовых норм, регламентирующих авиационную деятельность.