автореферат диссертации по транспорту, 05.22.13, диссертация на тему:Методы и средства навигационного обеспечения воздушных судов и управления воздушным движением на основе спутниковых технологий

На правах рукописи

СЛЕПЧЕНКО ПЕТР МИХАЙЛОВИЧ

Методы и средства навигационного обеспечения воздушных судов я управления воздушным движением на основе спутниковых технологий

Специальность 05.22.13 - Навигация и управление воздушным движением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА - 2004

Диссертационная работа выполнена в Московском государственном техническом университете гражданской авиации.

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Рубцов Виталий Дмитриевич

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Лауреат Государственной премии РФ, Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Шатраков Юрий Григорьевич

доктор технических наук, профессор Демидов Юрий Михайлович доктор технических наук, профессор Логвин Александр Иванович

Московское конструкторское бюро «Компас» < •

Защита состоится «» 2004 г. в

заседании диссертационного совета Д.223.011.01 Московского государственного технического университета гражданской авиации по адресу:

125993, г. Москва, А-493, ГСП-3, Кронштадтский бульвар, 20.

С диссертацией работой можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА.

Автореферат разослан «

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

С.К.Камзолов

Общая характеристика работы Актуальность работы. Тенденция развития средств навигации воздушных судов (ВС) и управления воздушным движением (УВД) состоит в переходе на спутниковые технологии. При этом спутниковые радионавигационные системы (СРНС) типа ГЛОНАСС и GPS в перспективе должны стать. основными средствами навигационного обеспечения полетов ВС на всех этапах, включая посадку. Расширение функций СРНС вызвало к жизни появление дифференциальных подсистем, включающих в себя связную аппаратуру для передачи корректирующей информации, в частности, при осуществлении посадки ВС по категориям ИКАО.

Комплексирование СРНС со средствами радиосвязи необходимо также при переходе на технологию УВД с автоматическим зависимым наблюдением (АЗН), при которой высокоточная навигационная информация с борта ВС в автоматическом режиме передается в центр УВД. При этом с точки зрения обеспечения максимально большой рабочей зоны системы УВД и возможности перераспределения связных ресурсов между пользователями наибольший интерес представляют спутниковые системы связи (ССС)..

Стремление обеспечить полеты ВС в выгодных режимах приводит к повышению плотности воздушного движения на кратчайших маршрутах и экономичных эшелонах, что требует сокращения воздушных коридоров. При этом требования безопасности воздушного движения и экономичности полетов ВС вступают в противоречие. Приведение их во взаимное соответствие требует совершенствования систем навигации и УВД. Представляет интерес рассмотреть вопрос о перспективах, открывающихся в этом направлении при переходе на спутниковые технологии навигации и УВД.

При этом необходимо рассмотрение вопросов комплексирования спутниковых средств обеспечения самолетовождения со штатным навигационным и связным оборудованием, находящимся в эксплуатации.

Переход на спутниковые технологии требует выбора и совершенствования наиболее перспективных с точки зрения многоцелевого использования СРНС методов навигационных определений и обработки навигационной информации, а также перспективных дисциплин обслуживания ВС при УВД с использованием ССС и методов повышения пропускной способности спутниковых каналов связи и достоверности передачи данных по ним.

Рассмотрению комплекса указанных вопросов посвящена . настоящая диссертация, что определяет актуальность проводимых в ней исследований.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка методов и средств совершенствования навигационного обеспечения ВС и УВД на основе спутниковых технологий. Для достижеция ходимо решение следующих задач: I БИБЛИОТЕКА.

СП* 09

1. Разработка методов навигационных определений на основе комплек-сирования СРНС с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи, направленных на повышение надежности навигационного обеспечения ВС на всех этапах полета, включая посадку.

2. Разработка предложений по совершенствованию технических средств, реализующих перспективные навигационные определения с использованием . СРНС при решении задач навигации и посадки ВС-

3. Разработка способовсокращения информационных потоков и рекомендаций по совершенствованию дисциплин обслуживания ВС при УВД с использованием ССС.

4. Разработка способов уменьшения влияния нелинейности ретранслятора ИСЗ и мешающих воздействий на достоверность передачи информации по спутниковым каналам связи при УВД.

Методы исследований. При решении перечисленных задач использованы методы системного анализа, прикладные методы теории вероятностей и теории случайных процессов и методы математического моделирования.

Научная новизнаработы состоит в том, что в ней впервые:

- проведен системный анализ перспектив использования спутниковых систем навигации и связи для решения задач навигации ВС и УВД на всех этапах полета; включая посадку;

- разработаны рекомендации по совершенствованию алгоритмов и реализующих их технических средств, обеспечивающих расширение функциональных возможностей и улучшение характеристик авиационных спутниковых систем навигации и связи.

В диссертации получены следующие основные научные результаты:

- предложены высокоточные разностно-дальномерные алгоритмы относительных навигационных определений пространственных координат и углового положения ВС с использованием СРНС, комплектированной с каналом передачи корректирующей информации или ретранслятором радионавигационного поля, и проведен сравнительный анализ существующих и предложенных методов навигационных определений с точки зрения применимости их для решения задач навигации и категорированной посадки ВС;

- на основе разработанной математической модели группового сигнала СРНС в условиях многолучевого распространения при полетах ВС на малых.. высотах синтезирован квазиоптимальный алгоритм обработки навигационной информации и получены расчетные соотношения для определения погрешности оценки радионавигационных параметров в СРНС в условиях мно-голучевости при различных методах навигационных определений;

- предложены критерий оценки эффективности навигационного оборудования ВС с учетом норм безопасности полетов и расчетные соотношения для определения необходимой периодичности корректировки местоположения ВС в автоматическом режиме полета и дана оценка сокращения объема информационных потоков при УВД за счет повышения точности навигации ВС при использовании в качестве позиционного корректора штатного навигационного оборудования приемоиндикатора СРНС;

- с использованием аппарата вероятностных графов произведен расчет статистических характеристик спутниковой цифровой линии передачи системы УВД с АЗН в условиях замираний, обусловленных отражениями сигнала от подстилающей поверхности, для различных видов модуляции;

- предложена оптимальная с точки зрения минимума среднего времени задержки процедура управления пакетами сообщений при УВД с использованием системы ИНМАРСАТ и доказана оптимальность с точки зрения минимума числа каналов процедуры управления с абсолютными приоритетами;

- предложен квазиоптималъный алгоритм расстановки частот в спутниковых каналах связи систем УВД, минимизирующий уровень интермодуляционных помех, обусловленных нелинейностью ретранслятора искусственного спутника Земли (ИСЗ), и дана оценка эффективности использования асинхронной передачи информации и сверточного кодирования для уменьшения их влияния на достоверность передачи данных при различных видах модуляции сигнала;

- получены расчетные соотношения для оценки влияния фединга сигнала на достоверность передачи данных по традиционным и спутниковым каналам связи при УВД в полярных районах и выработаны рекомендации по уменьшению этого влияния.

На защиту выносятся:

1. Методы навигационных определений и алгоритмов обработки навигационной информации в СРНС, позволяющие ослабить влияние системных погрешностей, включая погрешности, обусловленные нескомпенсированны-ми ионосферной и тропосферной задержками сигнала, и отражений от подстилающей поверхности на точность местоопределения ВС при решении задач навигации и категорированной посадки.

2. Технические предложения по комплексированию СРНС с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи, обеспечивающему реализацию перспективных для решения задач навигации и категорированной посадки ВС методов навигационных определений.

3. Методы сокращения информационных потоков и совершенствования дисциплин обслуживания ВС, направленного на сокращение задержки в пе-

редаче сообщений и минимизацию энергетического и частотного ресурсов связного канала при УВД с использованием ССС.

4. Методы ослабления влияния нелинейности ретранслятора ИСЗ и других мешающих факторов на достоверность передачи данных по спутниковым каналам связи при УВД.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в ней результаты позволяют:

- реализовать точность местоопределения в СРНС, достаточную для обеспечения категорированной посадки ВС, путем использования разностно-дальномерного способа относительных навигационных определений, оптимизации обработки сигнала в приемоиндикаторе СРНС к работе в условиях многолучевости . и комплексирования его с инерциальной навигационной системой (ИНС) и радиовысотомером;

- обеспечивать полеты ВС по стандартным траекториям при внедрении аэродромной автоматизированной системы УВД (АС УВД) путем комплек-сирования СРНС с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи, используемыми для передачи корректирующей информации;

- уменьшить вероятность выходов ВС за границы воздушного коридора и, соответственно, повысить безопасность полетов и уменьшить загруженность диспетчера УВД, связанную с коррекцией траектории ВС, путем использования приемоиндикатора СРНС в качестве позиционного корректора, штатного курсо-доплеровского навигационного оборудования ВС;

- сократить объемы информационных потоков при УВД за счет повышения точности навигации ВС с использованием СРНС, комплексированной с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи, и совмещения речи и данных при использовании ССС;

- уменьшить задержку сообщений и, соответственно, позиционные ошибки местоопределения ВС при УВД с АЗН за счет совершенствования дисциплин обслуживания ВС с использованием спутниковых каналов связи;

- минимизировать необходимое число рабочих каналов ССС, участвующих в радиообмене с ВС при УВД, за счет совершенствования дисциплин обслуживания ВС с учетом приоритетности сообщений и путем рациональной организации фондов рабочих каналов;

- повысить достоверность передачи данных по спутниковым каналам связи систем УВД за счет уменьшения влияния интермодуляционных помех, обусловленных нелинейностью ретранслятора ИСЗ, путем оптимизации расстановки частот в связных каналах, использования асинхронной передачи сообщений и сверточного кодирования информации;

- повысить эффективность использования ССС при УВД в полярных районах путем использования круговой поляризации сигнала и направленных антенн.

Внедрение результатов. Основные результаты внедрены в Московском конструкторском бюро «Компас», аэропорту «Пулково», Московском государственном техническом университете гражданской авиации и Академии гражданской авиации, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация результатов. Материалы диссертации докладывались на Международной научно-практической конференции «Обеспечение безопасности полетов в новых экономических условиях» (Киев, КМУГА, 1997г.); на Международных научно-практических конференциях Сибирского авиакосмического салона «САКС-2001» и «САКС-2002» (Красноярск, СибГАУ, 2001 и 2002гг.); III Международной научно-технической конференции (Киев, НАУ, 2001 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы радиоэлектроники», посвященной Дню радио, (Красноярск, КГТУ, 2004 г.) и на научно-техническом семинаре «Концепция создания интегрированного оборудования навигации, посадки, связи и наблюдения» (МГТУ ГА и МКБ «Компас», 2000г.).

Публикация результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в 35-ти статьях, 1-м учебном пособии и 8-ми тезисах докладов.

Структура и объемработы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

Основная часть диссертации содержит 217 стр. текста, 52 рис., 16 табл. и библиографию из 123 наименований. Общий объем работы 222 стр.

Содержание работы

В первой главе диссертации рассматриваются перспективные методы навигационных определений (НО) пространственных координат и углового положения ВС в СРНС ГЛОНАСС и GPS при решении задач навигации и посадки и пути их совершенствования.

Основным достоинством СРНС является высокая точность местоопре-деления ВС. При этом вектор положения ВС содержит четырехмерный вектор (Л', Y,Z, At) координат ВС и смещения его шкалы времени, а также трехмерный вектор скорости ВС , обеспечивая глобальную навигацию ВС с привязкой к системе точного времени. Тем не менее, существует ряд навигационных задач , для решения которых традиционно используются узкоспециализированные системы. К ним относятся задачи посадки ВС, управления наземным движением ВС, ближней навигации.

Большая часть этих НЗ может быть решена с использованием диффе-

ренциальных методов НО в СРНС, обеспечивающих повышенную точность местоопределения ВС, и в первую очередь, их разновидности - относительных НО, позволяющих решать НЗ, когда невозможна точная геодезическая привязка контрольной станции (КС), таких как посадка ВС на необорудованные площадки или палубу корабля, задачи поиска и спасения.

Переход на относительные НО, при которых местоположение ВС определяется относительно некоторой точки координации (ТК), не сокращает множества решаемых НЗ, поскольку при помещении ТК в центр Земли, они переходят в глобальные НО, используемые при трассовой навигации.

Предложен усовершенствованный алгоритм относительных НО, реализующих повышенную точность местоопределения ВС. Для кодового варианта измерений предлагаемый алгоритм записывается:

д,к + • д*,=цйх,-ых/У, - 1о/ИыЬ - &х) Т+оШ, /=1,2. ... ль, о)

где ¡&Х1, АУь Л2У - координаты КА( относительно ВС; {Ах, Ау, А1) - искомые координаты ВС относительно ТК; А1 - смещение бортовой шкалы времени (БШВ) относительно системного времени; с - скорость света; К&А - число КА рабочего созвездия (минимально необходимое для определения вектора (Ас, Ау, Ах, А() МХА~ 4); Дл|' - измеренная разность псевдодальностей от ШОД до ТК и ВС; Д(<с - псевдодальность оВСд о КАл При этом вектор (Дл, АУ1, А2]) и его модульДгк могут быть определены в том же сеансе наблюдений.

Для варианта измерений по фазе несущей, обеспечивающих более высокую инструментальную точность , при допущении о равенстве доплеровских смещений частот сигнала КА, принятых в ТК и на ВС, справедливом при небольших удалениях ВС от ТК, аналогичный алгоритм записывается:

" (

-Дх)1 +{Л¥гЛу/ + (12г

где <р/Тк И ф(„ - значения фаз сигнала КА(, измеренные в ТК и на ВС; /! „ -значение частоты сигнала Щ , измеренное на ВС. При этом для разрешения многозначности фазовых отсчетов могут быть использованы измерения по коду повышенной точности (Р-коду для ОР8 и ВТ-коду для ГЛОНАСС).

Предложен алгоритм определения углового положения объекта с использованием трехбазового интерферометра. При этом измеряются разности фаз сигналов 1-ю КА для двух антенн (А и В) каждой /-Й элементарной базы интерферометра, по которым с использованием (2) определяются координаты антенн Б] относительно антенн АЛ записываемые в виде матрицы

Нд*! йХ2 АХ у

агг ¿г, (3)

fliz, бг, л^

При известных координатах антенн ВЧ в системе отсчета объектов, например ВС, записанных в виде

Уи ДГИ ДГО дг#1 дг„ дг

матрица А направляющих косинусов осей системы отсчета объекта в системе отсчета СРНС равна

Далее матрицаА пересчитывается в матрицу - столбец В искомого углового положения объекта в координатах «курс - тангаж - крен»

*-*W)-Hx.e.vnf. (6)

При определениях углового положения ВС относительно положения (в общем случае неизвестного) другого объекта (объекта координации (ОК)), например взлетно-посадочной полосы (ВПП) или палубы корабля, результаты аналогичных измерений, производимых на ОК, передаются на ВС.

Использование малобазовых интерферометров с длиной базы Б & 0,2 М снимает проблему разрешения многозначности фазовых отсчетов.

В целях минимизации бортового навигационного оборудования целесообразно комплексное измерение пространственных и угловых координат ВС. Предложены структурные схемы устройств, реализующих такие измерения на основе рассмотренных алгоритмов относительных НО с использованием дискретного канала связи и ретранслятора поля СРНС. Разработана модель трассы распространения сигналов СРНС, на основе которой дана оценка точности определения координат ВС при различных методах НО.

Результирующая точность НО определяется суммарным действием многих погрешностей. Их можно разбить на две основные группы:

- системные погрешности, включающие в себя погрешности космического сектора и погрешности за счет искажения сигнала при его передаче;

- инструментальные погрешности, вызванные ошибками измерений в аппаратуре потребителей (АП).

Полученные численные оценки точности местоопределения в СРНС с использованием известных методов НО на удалениях до 100 км позволяют заключить, что в системе GPS при измерениях по Р-KOJjy точность НО в дифференциальном режиме повышается примерно в 1,5 - 2 раза, а в относительном режиме в 2.4 - 4.0 раза по сравнению с точностью стандартного ре-

жима, используемого при глобальных НО. С ростом удаления ВС от ТК точность падает. При этом выигрыш по точности при переходе от дифференциального к относительному режиму составляет 18 - 27%.

В системе ГЛОНАСС переход от дифференциального к относительному режиму не дает выигрыша в точности, так как шумовая погрешность, являющаяся определяющей при относительных НО, в ГЛОНАСС вдвое больше, чем в GPS из-за большей деятельности элемента кода. Переход целесообразен при комплексировании с ИНС, позволяющем уменьшить полосу приемника. При этом при измерениях по ВТ=коду относительные НО в 13 -1,7 раз точнее дифференциальных и в 2,3 - 3,2 раза точнее глобальных НО.

При измерениях по коду пониженной точности (С/А-коду для GPS и ПТ-коду для ГЛОНАСС) переход от дифференциальных к известным относительным НО почти не дает повышения точности местоопределения ВС.

Повышение точности местоопределения ВС возможно при переходе к предложенному разностно-дальномерному методу относительных НО и оптимизации обработки информации к работе в условиях многолучевости.

При разностно-дальномерных относительных НО вектор погрешностей относительных координат ВС 5Ад полностью определяется вектором SA4 погрешностей измерения разности псевдодальностей ДД от КА до ТК и ВС, то есть 8Л"й = &Дд , (7)

и не зависит от расчетных координат КА. Поэтому системные погрешности, связанные с определением текущего положения орбит КА и ухода его БШВ, полностью исключаются. Точность используемых в данном методе промежуточных координат КА относительно ВС также не входят в погрешность искомых координат ВС, которая не зависит от удаленности ВС от ТК.

Погрешности, обусловленные влиянием ионосферной и тропосферной задержек сигнала, при данном методе существенно ослабляются из-за сильной их корреляции благодаря одномоментности измерений псевдодальностей. от ВС и ТК до одних и тех же КА при вычислении параметра ДА,

Предложенный способ "относительных НО в СРНС в сочетании с ком-плексированием с ИНС и оптимизацией обработки информации к работе в условиях многолучевости при использовании кодов повышенной точности или измерений по фазе несущей обеспечивает посадку ВС по любой категории посадки ИКАО, при использовании же кодов пониженной точности по системе GPS возможна посадка по I категории, а по системе ГЛОНАСС - не-категорированная посадка с поддержкой от высотомера.

Инструментальная погрешность измерения углового положения ВС Да определяется выражением

Да=arctg

где G - геометрический фактор, 8 - шумовая пофешность измерения псевдодальности по фазе несущей, Б - длина элементарной базы интерферометра, Л - число усредняемых отсчетов. Для обеспечения угловой погрешности Да •& 10" рад, достаточной для посадки ВС по III категории ИКАО, при G = 3, Б = 0,2 м, п — 1 необходимо обеспечить 5 < 6,7-10* М, что соответствует погрешности измерения фазы 5Л" = 360 5А. 3 0,12е , где \ = 0,2 М - длина волны.

Во второй главе диссертации рассматриваются технические средства, реализующие перспективные методы НО в СРНС ГЛОНАСС и GPS при решении задач навигации и посадки ВС, и пути их совершенствования.

Реализация предложенного алгоритма относительных НО в СРНС, позволяющего ослабить влияние системных погрешностей на точность место-определения ВС, расширяет функциональные возможности СРНС, в частности, позволяет использовать их для решения задач полетов ВС в аэродромной зоне по стандартным траекториям и посадки. При этом с учетом незначительного уровня в L-диапазоне атмосферных и индустриальных помех и внутренних шумов приемника фактором, ограничивающим точность место-определения, становятся отражения сигнала от подстилающей поверхности.

Проведен анализ характеристик сигнала на входе АП в условиях много-лучевости при относительных НО. При этом модель группового входного сигнала записывается в виде

где А1, Т(, (О, И 9 - амплитуда, задержка, частота и фаза 1-й компоненты группового сигнала (индекс ( = 0 соответствует прямому сигналу КА); - 1]) = Ж* * т() 5/ * т0 = ± I * //-1() = I I И g(t - ТО ш + I - символы модуляции данными и псевдослучайной последовательностью (ПСП); IV» I - число отраженных сигналов в пределах зоны, существенной для отражения..

Получено выражение для энергетического спектра группового сигнала, с использованием которого определена его корреляционная функция 1 л . _ • . _ . * -

8

где 4 л 1 рад*" - нормирующий множитель, N и Г, - число элементов ПСП и их длительность, <Вяа/ - частота ПСП, остальные обозначения - прежние. Показано, что А1(Т) представляет собой сумму корреляционных функций пря-

мого и отраженных сигналов (¡71(1)— 2*

*-«

Получены вероятностные. характеристики (плотности вероятностей, дисперсии и средние значения) флуктуаций амплитуды, задержки, частоты и фазы группового сигнала и разработана математическая модель группового сигнала на входе АП при относительных НО, в рамках которой компоненты, группового сигнала полагаются марковскими случайными процессами.

Эта модель описывается выражениями:

Здесь обозначено: П(1) - нормальный «белый шум», £1» (/) - флуктуации несущей частоты КА, учитывающие ее доплеровские смещения и флуктуации групповой задержки; ПлллЮ - нормальный «белый шум», описывающий флуктуации параметров прямого сигнала; яя,(0 - то же для отраженных -сигналов; <Xt и aj - коэффициенты сноса в стохастических дифференциальных уравнениях, описывающих флуктуации параметров и 0о(1)<

С использованием (11) в рамках теории оптимальной нелинейной фильтрации синтезирован квазиоптимальный • • алгоритм оценки параметров сигналов СРНС в условиях многолучевости. Структура соответствующего устройства изображена на рис. 1, где обозначено: - устройство управляемой задержки тактовых импульсов генератора (ГТ И), УГ - управляемый генератор, Ф - фильтр, К/п - усилитель с шумовой АРУ, ЯО - сдвиговый регистр.

Показано, что исключение из фильтруемого вектора Хе = (у4||,Т(,3(|1пе,) параметра Эе(О приводит к появлению ошибки по задержке 0 и по частоте 5/ =6п / 2л = 0,1 Гц, которыми можно пренебречь.

Особенностью синтезированного алгоритма является включение в состав фильтруемых параметров амплитуды прямого сигнала Л%. Он сводится к

(И)

гае =т(, Хп =&(, = , =(о, = сош!

А,

фиксации точки первого перегиба Т„ корреляционной функции группового сигнала, соответствующей искомому радионавигационному параметру (РНП)

т„» min {тс, ti.....ТЙГ} (12)

и определяемой равенством

(13)

Показано, что дисперсия оценки * определяется выражением .

NJC

[<6а} - 4 a J + 4 a, + d ,сек

где Л\ - спектральная плотность мощности флуктуации задержки; cti -коэффициент сноса, при равномерном перемещении ВС относительно КА со скоростью V§ определяемый выражением.

Oi - J'cos p Д 1{ДКА, (15)

Р - угол между направлением визирования КА и вектором скорости ВС V9 \

Дкл - наклонная дальность от ВС до КА; Д / = 1 сек.

(14)

I

ж£

сое [<М *■ 9. (03

VI

yj * {_ Оцмпш

араметров •

я+1 ; а \ л-1 ; ; RG

Рис. 1. Структурная схема приемника, оптимизированного для работы в условиях многолучевости Верхняя граница дисперсии О, соответствует зенитному расположению КА (Р = 90*, СС| = 0). При этом апостериорная дисперсия фильтрации псевдодальности с учетом (14) и (15) равна

.—¿/гт^.^. (16)

Численные расчеты показывают, что величина О < 2,4' 10" м, то есть квазиоптимальная обработка сигналов СРНС в условиях многолучевости по-

зволяет практически полностью исключить влияние последней. При этом точность определения псевдодальности при использовании • предложенного алгоритма относительных НО определяется шумовой погрешностью приемника <1щ которая при использовании поддержки по скорости от ИНС для кода повышенной точности в СРНС GPS составляет 0,2 м, а в СРНС ГЛОНАСС - 03 м. При геометрическом факторе G 3 это соответствует точностям определения пространственных координат, соответственно, 0,6 м и 0,9 м, что достаточно для решения задачи посадки ВС по любой категории ИКАО.

Предлагаемые алгоритмы относительных НО могут быть реализованы с использованием дискретного канала связи между КС и ВС метрового (MB) или декаметрового (ДКМВ) диапазона, либо спутникового канала связи, например системы ИНМАРСАТ. Это требует размещения в КС полного комплекта АП дополненного аппаратурой связи, что затруднительно при посадке ВС на необорудованные площадки. Кроме того, такой вариант требует принятия специальных мер для обеспечения одномоментности измерений.

От указанных недостатков свободен вариант реализации относительных НО с ретранслятором поля СРНС, размещаемым в ТК или на ОК. Однако этот вариант требует обеспечения ортогональности сигналов ретранслятора и СРНС путем смещения диапазона частот ретранслятора относительно диапазона частот СРНС с сохранением занимаемой полосы частот (10-20 мГц).

Введено понятие «диапазона рабочих дальностей системы»

ДЯ ** Rnail Rwia~Spi*ml Spmn , (17)

где S\ullKS^tuw - пределы изменения уровня сигнала ретранслятора. Оно позволяет, задав ДД и минимальную границу рабочей зоны Ллг» определить требуемый уровень сигнала на ее • краю, среднюю излучаемую мощность ретранслятора и коэффициент подавления внеполосных помех в нем.

В третьей главе диссертации рассматриваются вопросы, касающиеся совершенствования информационного обмена в каналах «Земля - борт Земля» при УВД с использованием спутниковых систем связи.

Эффективным средством уменьшения объема информационных потоков при УВД, связанных с коррекцией траектории ВСдиспетчером УВД, является повышение точности навигации ВС путем использования СРНС, которое может быть достигнуто не только при полном переходе не спутниковую технологию, но и при комплексировании СРНС со штатным оборудованием.

При полете ВС по трассе навигационное оборудование ВС используется только в системе стабилизации бокового отклонения Z(t) ВС от линии заданного пути (ЛЗП). В предположении о нормальном законе флуктуаций Z(t) с нулевым средним показатель качества управления ВС при полете по трассе может быть выражен через среднеквадратическое отклонение (СКО) процесса Z(t), полагаемого в общем случае нестационарным, записывается в виде

где 2/ - ширина воздушного коридора в горизонтальной плоскости, К,ф = / / °((0 -коэффициентэшелонирования, 7'„ - длительность полета.

При этом ограничение, связанное с обеспечением безопасности полетов ВС, определяется допустимыми (заданными) значениями I И Ш^}

' Ц2(0] </„ = *•»', (19)

а связанно с заданным показателем безопасности Р& соотношением

2Ф{К„)-1=Ръ, (20)

где Ф(-) - табулированный интеграл вероятности. Например, при Р& ~ 0,95 из (13) и (20) имеем: К„ " 2.1Г = 0,5 .

С использованием (18) проведен анализ эффективности использования в качестве позиционного корректора системы автоматического управления перемещением ВС курсо-доплеровского типа, применяемой для стабилизации бокового отклонения ВС типа Ту-154 при полете по трассе, вместо радиотехнической системы ближней навигации (РСБН) приемоиндикатора СРНС.

Такая замена позволяет снизить СКО бокового отклонения ВС в конце

интервала между корректировками Т СТ, (7У)пы примерно в У2 раза. При исходном значении К„ " 2, соответствующем Р& = , за счет увеличения

Ка ДО 2у2 Р1, возрастает до значения 0,995, то есть вероятность выхода ВС за границы эшелона Рл = 2Ф(Р&) - 1 снижается на порядок, С 5*10* до 5-10 .

При средней интенсивности воздушного движения 25 ВС/час и среднем времени пребывания ВС под управлением диспетчера УВД 30 мин при существующей технологии обслуживания ВС повышение точности навигации ВС за счет комплексирования штатного навигационного оборудования ВС с приемоиндикатором СРНС позволяет сократить время, затрачиваемое диспетчером в течение часа на обслуживание ВС с 55 мин до 36 мин, то есть снизить коэффициент его загруженности с 0,92 до величины 0,6. Соответственно, на 35% снижается объем информационных потоков при УВД..

При переходе на перспективную технологию УВД с АЗН значительная часть информации с борта ВС в центр УВД передается в виде цифровых данных. Использование спутниковых каналов связи позволяет сократить объем информационных потоков за счет совмещения речи и данных в одном канале.

Разработан принцип построения системы для ввода данных в речевой сигнал, основанный на замене выбранных фазовых составляющих в речевом сигнале на значения, соответствующие потоку данных, последующей замене их, после восстановления данных в приемнике, случайными фазами, с преимущественным использованием невокализированных (шумовых) фрагмен-

тов речевого сигнала и масштабированием вокализированных фрагментов, выбираемых в верхней части диапазона частот сигнала. При этом возможна передача данных в совмещенном канале со средней скоростью I кбит/с при ухудшении отношения сигнал/шум речевого сигнала на 5 дБ.

Введение режима АЗН при УВД с использованием ССС типа ИНМАР-САТ делает актуальным рассмотрение вопросов о требованиях по достоверности передачи данных и пропускной способности каналов связи, необходимых для удовлетворения потребностей АЗН.

На основании нормативных документов был проанализирован поток сообщений, включая сообщения АЗН, при обслуживании воздушного движения с использованием системы ИНМАРСАТ. Далее с использованием аппарата вероятностных графов для канала с временным разделением (Р-канала) системы ИНМАРСАТ, используемого для передачи пакетов сообщений от Земной станции (ЗС) к ВС, был проведен расчет статистических характеристик канала передачи данных системы УВД с АЗН, использующего для повышения достоверности информационную обратную связь.

Из проведенных расчетов следует, что существует оптимальное значение вероятности ошибки на бит информации. При нефлуктуирующем сигнале минимальная энергия на бит информации приходится на вероятность ошибки обнаружения элементарного сигнала Р,ш = 10" при всех длинах сообщений. При сигнале с замираниями, имеющем место при полетах на малых высотах вследствие многолучевого распространения, энергия минимальна при М» — Ю"1 для коротких сообщений .Р.* = и - для длинных. При этом в любом случае стремиться к значению Ри* < 10" нет необходимости.

Важной характеристикой. эффективности использования. спутниковых каналов связи при УВД с АЗН является коэффициент их использования д'. Для анализа зависимости его от числа ВС Л4а< находящихся под управлением в зоне обслуживания ИСЗ, среднего времени 7Л между поступлениями сообщений от одного ВС и скорости передачи данных V была разработана модель информационного обмена в системе ИНМАРСАТ.

На рис. 2 приведены кривые максимального (сплошные линии) и минимального (пунктирные линии) значений Т| для канала свободного доступа канала), используемого в линии связи «ВС - ЗС» для передачи стандартных запросов (кривые 2), и канала многостанционного доступа с временным разделением (Г-канала), используемого для передачи по линии связи «ВС - ЗС» данных в зарезервированном по запросу временном интервале (кривые I).

Согласно техническим требованиям системы ИНМАРСАТ загрузка каналов свободного доступа не должна превышать 15%, а каналов многостанционного доступа с временным разделением - 80 %. На рис. 3 приведена зависимость Тер от при условии 80% загрузки Г-канала.

а) * Рис.2

Как видно из рис. 3, с увеличением Ntc увеличивается • 7*v. С другой стороны, как видно из рис.2, при фиксированном значении . увеличение Tv снижает коэффициент использования каналов тр Из анализа данных моделирования также следует, что задержка в передаче сообщений зависит, восновном, от задержки в передаче запросов. Причем, время на передачу запросов соизмеримо либо превосходит время на предоставле-

Проведенный анализ позволяет заключить, что ЗС системы ИНМАРСАТ со стандартным набором каналов передачи данных позволяет обеспечить воздушное движение до 250-ти ВС, одновременно находящихся в зоне обслуживания и ведущих передачу данных со скоростью 600 бит/с. Увеличение скорости до 1200 бит/с улучшает характеристики информационного обмена. При этом с точки зрения повышения оперативности УВД с АЗН и безопасности полетов актуальна задача сокращения задержки в передаче сообщений, особенно высокоприоритетных, передаваемых по инициативе ВС.

Задержка в передаче сообщений может быть уменьшена с использованием осуществляемого в процессоре ЗС управления пакетами сообщений. Показано, что оптимальной с точки зрения минимума среднего времени задержки сообщений является комбинированная процедура управления как новыми (ранее не блокированными), так и блокированными пакетами сообщений.

На рис. 4 приведена зависимость средней задержки Д„ (в числе окон кадра синхронной системы ALOHA, используемой в ИНМАРСАТ) (кривая 1) и вероятности отказов в обслуживании РЛм (кривая 2) от числа

1—I—I—|—|—|—|—|—|—1—I—

150 170 190 210 230 250 Рис.3

ние канала в процессоре ЗС.

20

10 10' 200 400' 600. 800 1000 1200. то

Как видим, использование комбинированной процедуры управления позволяет увеличивать число обслуживаемых ВС без заметного увеличения задержки. При этом вероятность отказов в обслуживании, хотя и заметно увеличивается, остается достаточно низкой.

Дш Л ~ Для обмена информацией между

30 |-1-1-,-г"-110* ВС лтД

ВС и центром УВД характерен различный приоритет сообщений. Принято по категории срочности разделять их на аварийные, приоритетные и неприоритетные. -Рис. 4 Учет приоритетности, в целом,

несколько увеличивает среднюю задержку сообщений и вероятность отказов в обслуживании. Наилучшие результаты дает система, когда пакеты с приоритетными требованиями могут передаваться и в интервале, выделенном для передачи пакетов с неприоритетными требованиями, а аварийные требования -с использованием специальной резервированной части времени кадра. Данная система обеспечивает минимум расходования энергетического и частотного ресурсов ретранслятора ИСЗ и может использоваться при числе ВС в зоне обслуживания не более 700 - 800. При числе ВС равном или большем 1000 целесообразно выделение отдельного канала для передачи пакетов с аварийными требованиями.

Организация связи ВС с центром УВД с использованием ССС предполагает установления определенной дисциплины обслуживания, определяющей организацию фонда каналов. Обычно весь фонд из ^каналов разбивается на. группы из и /V каналов для обслуживания, соответственно, приоритетных и неприоритетных требований и группу из /Л = N - ГУ} - каналов для обслуживания тех и других требований, которая используется при невозможности в силу занятости всех каналов одной из двух остальных групп. Такая система массового обслуживания (СМО) называется системой 1-го типа.

Другой вариант дисциплины обслуживания (система. 2-го типа) предусматривает выделение полно доступной группы из N$ каналов, предназначенной для обслуживания всех требований до полного занятия всех ее каналов, после чего приоритетные требования обслуживаются группой из N = /У - №/ каналов, а неприоритетные требования получают отказ.

При этом для систем с отказами может быть установлен абсолютный приоритет, когда требования более высокого приоритета в случае отсутствия свободных каналов для их обслуживания могут прерывать обслуживание требований более низкого приоритета. Причем, возможны две. формы абсолютного приоритета: с отказом от обслуживания вытесненного требования низкого приоритета и с обслуживанием этого требования в дальнейшем.

С использованием аппарата теории СМО получены зависимости мини: мального числа каналов от числа ВС, находящихся в зоне обслуживания ИСЗ, для систем различных типов при различных дисциплинах обслуживания приоритетных и неприоритетных сообщений, представленные для систем 1-го и 2-го рода на рис. 5а, б.

32 23

м.

20 и

Л *

р- 3

%

%

35 30 2в 20 15

Л * <1<Г* А

■ 1

2-

400 800 1200

400 800 1200

Рис.5

При расчетах полагалось, что для приоритетных требований среднее время обслуживания и интенсивность поступления требований равны 12 с и 1 сооб./час, а для неприоритетных 10 си 3 сообУчас. На рис 5 обозначено: Ротц ~ вероятность отказов от обслуживания для систем с отказами без абсолютного приоритета, 1Л™* - то же для систем с отказами и абсолютным приоритетом при потере прерванного сообщения, 1 - система без абсолютного приоритета, 2 - система с абсолютным приоритетом и дообслуживанием прерванных сообщений, 3 система с абсолютным приоритетом и отказом от обслуживания прерванных сообщений.

Как видим, система 1-го типа требует меньшего числа каналов по сравнению с системой 2-го типа при всех дисциплинах обслуживания. При этом система с абсолютным приоритетом и потерями неприоритетных требований имеет существенный выигрыш по сравнению с системой без абсолютного приоритета. Система с абсолютным приоритетом и дообслуживанием прерванных сообщений требует несколько большего числа каналов, но возможность окончания обслуживания прерванных сообщений делает ее предпочтительной для применения в спутниковых каналах связи с ВС при УВД.

В четвертой главе диссертации рассматриваются вопросы повышения эффективности использования при УВД спутниковых каналов связи в условиях мешающих воздействий.

К факторам, влияющим на достоверность передачи информации по ним при УВД, относятся неточность синхронизации, отражения от подстилающей поверхности, нелинейность ретранслятора ИСЗ и связанные с ней интермодуляционные помехи. Качество синхронизации в бортовой аппаратуре сис-

темы связи может быть улучшено путем навигационной поддержки его от приемоиндикатора СРНС, а влияние отражений от подстилающей поверхности, имеющих место при полетах на малых высотах, аналогично влиянию их на сигналы СРНС и может быть ослаблено рассмотренным выше способом.

Таким образом, основным мешающим фактором, подлежащим исследованию, является нелинейность ретранслятора ИСЗ. Показано, что использование компенсации нелинейности значительно менее эффективно, чем ис- -пользование неравномерной расстановки частот, для которой предложен квазиоптимальный алгоритм такой расстановки, в результате которой минимизируется уровень помех в наиболее зашумленном частотном канале.

Полезный эффект при использования неравномерной расстановки частот менее критичен к уровню входного сигнала, чем при использовании компенсатора нелинейности, что иллюстрируется рис. 6, где приведена зависимость отношения мощности сигнала к полной мощности интермодуляционных помех на выходе ретранслятора (в децибелах) от нормированной (к порогу ограничения) мощности сигнала на входе ретранслятора для случая 10-ти несущих (кривая 1 - при плотной расстановке частот; кривые 2 и 3 при неравномерной расстановке для случаев полуторакратного и двукратного запаса по полосе; 4 - при плотной расстановке и использовании компенсатора нелинейности). Как видим, выигрыш в отношении сигнал/помеха за счет неравномерной расстановки частот составляет 2-3 • дБ. Проведен анализ эффективности исполь-я асинхронной передачи информации в

частотных каналах ССС для • уменьшения влияния интермодуляционных помех. На рис. 7 приведены нормированные энергетические спектры - помехи в пределах полосы канала при синхронной (кривые 1, 2 и 3 - для сигналов с минимальной частотной модуляцией (МЧМ), бинарной (ФМ-2) и четырехпозици-онной (ФМ-4) фазовой манипуляцией) и асинхронной (кривые 4 и 5 - для ФМ-2 и ФМ-4) передаче посылок сигналадлительностью Т.

Как видим, использование асинхронной передачи делает примерно равномерным энергетический спектр интермодуляционной помехи в полосе канала, что дает возможность использовать оптимальный для нор-

14

2

Ьпч

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 РИС. 6

1,0 0,8 0,6 0,4

0

/ у

/ 4 ,3

1

/

«/Г 2л/Г

-21г/г «я/Г 0

Рис. 7

мального «белого» шума алгоритм линейной фильтрации. Выигрыш в отно-

шении сигнал/шум за счет использования асинхронной передачи составляет 1,5 дБ.

Анализ эффективности использования сверточного кодирования информации в спутниковых каналах связи с интермодуляционными помехами показал, что энергетический выигрыш за счет сверточного кодирования составляет 6-7 дБ. Это обеспечивает высокую достоверность приема информации с вероятностью ошибок на бит менее 10-5 и пропускную способность ретранслятора не менее 20-ти каналов при скорости передачи 2400 бит/с.

В связи с освоением трансполярных воздушных трасс большую актуальность приобретает проблема обеспечения высокой надежности каналов связи систем УВД в высоких широтах. Каналы связи МВ и ДКМВ диапазонов волн подвержены в этих широтах влиянию авроральных возмущений ионосферы, приводящих к ухудшению, а в ряде случаев и к нарушению связи.

Показано, что при использовании амплитудномодулированных (АМ) и фазомодулированных (ФМ) сигналов квазиоптимальная непараметрическая обработка смеси сигнала и аддитивных помех, заключающаяся в предельном ограничении смеси с последующей корреляционной обработкой, сохраняет свои свойства и в условиях действия сложной модулирующей помехи, обусловленной, в частности, авроральными возмущениями ионосферы. При этом эквивалентное отношение сигнал/помеха уменьшается в

1У=[0',со8е)1 + (ЪШ6п * (21)

раз и, что наиболее существенно, к появлению смещения оценки фазы.

(22,

аГС ^Хсо^ '

где Х(Г) и 9(/) - случайные, в общем случае статистически взаимозависимые, помехи, модулирующие, соответственно, амплитуду и фазу сигнала, а черта сверху означает усреднение по ансамблю реализаций.

Указанные эффекты приводят к снижению достоверности передачи данных по МВ и ДКМВ каналам. С учетом этого приобретает актуальность использование при УВД в высоких широтах спутниковых каналов связи, в меньшей мере подверженных влиянию возмущений ионосферы. Вместе с тем, использование их в высоких широтах имеет свои особенности.

Из-за малых углов места ИСЗ в высоких широтах увеличивается влияние теплового излучения Земли, экранирующего действия местных предметов и отражений от подстилающей поверхности, приводящих к интерференции прямого и отраженных сигналов, проявляющихся в виде замираний сигнала. Показано, что использование направленных антенн и круговой поляризации позволяет снизить глубину замираний на 4 - 9 дБ.

Заключение

Диссертация направлена на решение актуальной, имеющей важное народно-хозяйственное значение научно-технической проблемы совершенствования методов и средств навигационного обеспечения воздушных судов и управления воздушным движением на основе спутниковых технологий.

В результате проведенных исследований получены следующие основные научные результаты:

1. Предложены высокоточные алгоритмы относительных навигационных определений пространственных координат и углового положения ВС на основе разностно-дальномерных измерений с дискретным каналом передачи корректирующей информации и ретранслятором радионавигационного поля СРНС, разработана обобщенная модель трассы распространения сигналов СРНС при различных методах навигационных определений и проведен сравнительный анализ точностных характеристик существующих и предложенных методов навигационных определений с точки зрения применимости их для решения задач навигации и категорированной посадки ВС.

2. Получены расчетные соотношения для энергетических и вероятностных характеристик группового сигнала на входе приемоиндикатора СРНС при многолучевом распространении из-за отражений сигнала от подстилающей поверхности при полетах ВС на малых высотах, разработана математическая модель такого сигнала и с использованием аппарата теории оптимальной нелинейной фильтрации синтезирован квазиоптимальный алгоритм обработки навигационной информации в условиях многолучевости.

3. Получены расчетные соотношения для определения погрешности квазиоптимальной оценки псевдодальности в СРНС в условиях многолучевого приема сигналов при различных методах навигационных определений.

4. Разработаны требования к ретранслятору поля СРНС для реализации относительных навигационных определений координат ВС.

5. Предложен критерий оценки эффективности навигационного оборудования ВС с учетом норм безопасности полетов.

6. Получены расчетные соотношения дляопределения периодичности корректировки местоопределения ВС в автоматическом режиме полета и относительного увеличения продолжительности полета, связанного с боковым отклонением ВС от линии заданного пути, обусловленным воздействием на него возмущений и погрешностями навигационного оборудования.

7. Дана оценка сокращения объема информационных потоков в каналах «Земля - борт - Земля» при УВД за счет повышения точности навигации ВС при комплексировании штатного навигационного оборудования со средствами спутниковой навигации и при использовании предложенного способа совмещения речи и данных в спутниковых каналах связи систем УВД.

8. С использованием аппарата вероятностных графов произведен расчет статистических характеристик спутниковой цифровой линии передачи системы УВД с АЗН в условиях замираний, обусловленных отражениями сигнала от подстилающей поверхности, для различных видов модуляции.

9. Дана оценка эффективности информационного обмена при УВД с использованием ССС ИНМАРСАТ при различных интенсивностях поступления сообщений и скоростях передачи данных.

10. Доказана оптимальность (с точки зренияминимумизации среднего времени задержки сообщений) комбинированной процедуры управления как новыми (ранее не блокированными), так и блокированными пакетами сообщений при организации спутниковой связи по инициативе ВС в системах УВД и на основании анализа влияния приоритетности сообщений на среднее время задержки сообщений показана оптимальность (с точки зрения минимизации числа каналов) системы с абсолютными приоритетами.

11. Предложен квазиоптимальный алгоритм расстановки частот в спутниковых каналах связисистем УВД, основанный на расстановке несущих, обеспечивающей минимальный уровень интермодуляционных помех, обусловленных нелинейностью ретранслятора ИСЗ, в наиболее зашумленном канале, и дана оценка эффективности этого алгоритма при различных видах модуляции сигнала и различных запасах канала по ширине полосы.

12. Дана оценка эффективности использования асинхронной передачи информации и сверточного кодирования в спутниковых каналах связи систем УВД для уменьшения влияния интермодуляционных помех на достоверность передачи данных при различных видах модуляции.

13. Доказано, что непараметрическая обработка сигналов с амплитудной и фазовой модуляцией, предполагающая предельное ограничение смеси сигнала и помехи с последующей корреляционной обработкой сохраняет свои непараметрические и квазиоптимальные свойства при наличии наряду с аддитивными помехами мультипликативной помехи, характерной для систем передачи данных метрового (МВ) и декаметрового (ДКМВ) диапазонов при работе в высоких широтах в условиях авроральных возмущений ионосферы.

.14. Получено расчетное соотношение для оценки зависимости глубины интерференционных замираний сигнала от угла места ИСЗ в спутниковых каналах связи систем УВД при работе в высоких широтах.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Переход от дифференциального метода навигационных определений к известным относительным определениям, реализуемым с использованием штатного цифрового канала связи для передачи корректирующей информации либо путем создания вторичного радионавигационного поля СРНС с помощью ретранслятора, позволяет примерно на 30% повысить точность ме-

стоопределения ВС по СРНС GPS и не дает выигрыша в точности при работе по СРНС ГЛОНАСС из-за большой шумовой погрешности последней.

2. Существенное повышение точности местоопределения ВС по СРНС GPS и ГЛОНАСС при относительных навигационных определениях возможно при переходе к разностно-дальномерным определениям, позволяющим практически полностью исключить влияние системных погрешностей, включая их ионосферную и тропосферную компоненты- При этом определяющими становятся погрешность многолучевости и шумовая погрешность, которые могут быть уменьшены путем оптимизации приемника к работе в условиях многолучевости и комплексирования приемоиндикатора СРНС с ИНС.

3. При использовании разностно-дальномерного метода относительных навигационных определений, комплексирования приемоиндикатора СРНС с ИНС и оптимизации приемника к работе в условиях многолучевости в случае измерений по высокоточному кода или фазе несущей СРНС GPS и ГЛО-НАСС возможна категорированная посадка ВС по любой категории посадки, в случае же использования кода пониженной точности по СРНС GPS возможна посадка лишь по 1-й категории ИКАО, а по СРНС ГЛОНАСС - нека-тегорированная посадка с поддержкой от высотомера.

. 4. Оптимизация обработки навигационной информации в СРНС к работе в условиях многолучевости требует включения в состав вектора фильтруемых параметров амплитуды прямого сигнала СРНС. При этом квазиоптимальная оценка псевдодальности определяется по точке первого «перегиба» функции корреляции группового сигнала, что позволяет практически полностью устранить влияние многолучевости на точность местоопределения ВС.

5. Для получения достаточной величины рабочей зоны навигационной сети СРНС с ретранслятором (Пттптт •> 10 М, J t n, » 500 км) необходим вынос спектра радионавигационного поля ретранслятора за пределы спектра СРНС с разносом их центральных частот не менее 10 МГц, подавление внеполос-ных помех не менее - 30 дБ и разнесение фазовых центров приемной и передающей антенн ретранслятора на расстояние не менее 0,12 м.

6. Использование в качестве позиционного корректора курсо-доплеровской системы автоматического управления перемещением ВС в горизонтальной плоскости вместо радиотехнической системы ближней навигации (РСБН) приемоиндикатора СРНС обеспечивает снижение на один-два порядка вероятности выхода ВС за границы воздушного коридора, что позволяет сократить объем информационных потоков, связанных с коррекцией траектории ВС, и примерно на 35% уменьшить коэффициент загруженности диспетчера УВД, а совмещение речи и данных в спутниковых каналах связи системы УВД позволяет дополнительно передавать данные по совмещенно-

му каналу со скоростью 1 кбит/с при ухудшении отношения сигнал/шум для речевого сигнала не более чем на 5 дБ.

7. При использовании для УВД с АЗН спутникового канала связи с информационной обратной связью минимальная энергия на бит информации обеспечивается при вероятности ошибки обнаружения символа 10 в случае нефлуктуирующего сигнала и при вероятностях (0"1 и 10 , соответственно, для коротких и длинных сообщений при наличии замираний сигнала.

8. При организации спутниковой связи по инициативе ВС в системах УВД в соответствии с протоколом системы ИНМАРСАТ задержка в передаче сообщений зависит, в основном, от задержки в передаче по каналу свободного доступа запроса ВС на представление канала связи. Использование комбинированной процедуры управления как новыми, так и блокированными пакетами сообщений позволяет увеличить число ВС, находящихся в зоне обслуживания ИСЗ, при котором сохраняется приемлемое время задержки в передаче сообщений, с 200 - 400 до 1000 -1200.

9. Для передачи пакетов сообщений с требованиями на организацию связи при числе ВС, находящихся в зоне обслуживания ИСЗ, не превышающем 700 - 800, целесообразно использовать систему с резервированием части времени кадра для передачи пакетов с аварийными требованиями, обеспечивающую минимальное расходование частотного ресурса ретранслятора ИСЗ. При числе же ВС 1000 и более необходимо выделение отдельного канала связи для передачи пакетов саварийными требованиями. При этом для полного удовлетворения потребностей в радиообмене с ВС при УВД при их числе в зоне обслуживания ИСЗ до 1000 достаточно иметь около 20-ти рабочих каналов спутниковой связи, причем при использовании приоритетных дисциплин обслуживания с очередями при задержке в предоставлении канала связи 0,5 с для приоритетных и 5 с для неприоритетных требований возможно уменьшение этого числа на 5 - 6 каналов.

10. Квазиоптимальная расстановка частот в спутниковых каналах связи систем УВД позволяет на 1,5-2 дБ снизить уровень интермодуляционных помех в канале. Дополнительное снижение этих помех на 3 дБ обеспечивает использование асинхронной передачи информации. Использование сверточ-ного кодирования обеспечивает энергетический выигрыш до 6 - 7 дБ, что позволяет обеспечить приема цифровой информации с вероятностью ошибки на бит менее 10 при пропускной способности ретранслятора ИСЗ порядка 20-ти каналов и скорости передачи по каждому из них 2400 бит/с.

11. Флуктуации амплитуды и фазы сигнала, имеющие. место в МВ и ДКМВ каналах связи систем УВД в периоды авроральных возмущений ионосферы в полярных районах, приводят к смещению оценки фазы, что снижает достоверность передачи данных с использованием ФМ-сигналов.

12. При малых углах места ИСЗ, характерных для спутниковых каналов связи систем УВД, обслуживающих полярные районы, в случае использования линейной поляризации имеют место значительные интерференционные замирания сигнала, до 10 - 15 дБ. Использование круговой поляризации и направленных антенн позволяет снизить их уровень до 6 дБ.

Основные публикации по теме диссертации

1. Слепченко П.М., Алешкин О.В. Методы навигационных определений координат в поле спутниковых радионавигационных систем. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования авиационной техники и систем воздушного транспорта», т. II. С.-Петербург: Академия ГА,

1996,с.39-45.

2. Слепченко П.М., Алешкин О.В. Относительные навигационные определения координат при использовании спутниковых радионавигационных систем для многоцелевой навигации воздушных судов. Там же, с. 50 - 54.

3. Слепченко П.М., Алешкин О.В., Бойцов В.А. Основные методы обработки траекторных измерений в лазер ных траекторных измерителях (ЛТИ). Сборник научных трудов - «Проблемы эксплуатации и совершенствования авиационной техники и систем воздушного транспорта», т. I. С.-Петербург: Академия ГА, 1996, с. 78 - 83.

4. Слепченко П.М., Алешкин О.В., Мельникова Г.В. Задачи оптимизации точностных характеристик фотоприемного устройства оптического ло-• катора. Там же, с. 83 - 88.

5. Слепченко П.М., Рубцов Д.В. Методы угломерных навигационных,-определений в спутниковых радионавигационных системах (СРНС). Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования авиационной техники и систем воздушного транспорта», т. III. С.-Петербург: Акаде-мияГА, 1997-1998, с. 87-91.

6. Слепченко П.М., РубцовД. В. Комплексные измерения вектора положения ВС в СРНС. Там же, с. 91 - 94.

7. Слепченко П.М., Рубцов Д.В., Мельникова Г.В. Улучшение точности СРНС за счет перехода к разностно-дальномерным относительным навига- • ционным лпределениям. Там же, с. 94 - 97.

8. Слепченко П.М., Бойцов ВА, Лыков ВА Автоматизация оценки и внесения калибровочных отклонений при траекторном контроле СРНС в дифференциальном режиме. Там же, с. 10-15.

9. Слепченко П.М., Алешкин О.В., Мельникова Г.В. Задача статистической идентификации при обработке результатов летного контроля ВС по СРНС. Там же, с. 15-19.

10. Слепченко П.М. Метод оценки эффективности навигационного оборудования ВС с учетом его влияния на безопасность полетов. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. !У. С.-Петербург: Академия ГА, 1999, с. 169 - 174.

11. Слепченко П.М. Оценка повышения безопасности полетов при ком-плексировании штатных средств навигации воздушных судов со спутниковой радионавигационной системой. Там же, с. 163 -169.

12. Слепченко П.М. Пути уменьшения задержки передачи сообщений по спутниковому каналу при организации связи по инициативе ВС в системах УВД. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. У. С.-Петербург: Академия ГА, 2000, с. 174 -180.

13. СлепченкоП.М. Учет влияния приоритетных сообщений при организации спутниковой связи по инициативе ВС в системах управления воздушным движением. Там же, с. 73 - 78.

14. Слепченко П.М. Влияние амплитудного и фазового фединга сигнала в периоды возмущений ионосферы на качество передачи АМ и ФМ сигналов при использовании непараметрических методов их обработки. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. У1- С.-Петербург: Академия ГА, 2001, с. 101 - 106.

15. Слепченко П.М. Влияние условий распространения радиоволн в полярных районах на качество функционирования спутниковых каналов связи. Там же, с. 106- 109.

16. Слепченко П.М. Совершенствование дисциплины обслуживания воздушных судов при управлении воздушным движением с использованием спутниковых систем связи. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. У111. С.-Петербург: Академия ГА, 2003, с. 121 - 127.

17. Слепченко П.М. Метод расчета статистических характеристик цифровой линии передачи системы УВД с автоматическим зависимым наблюдением. Там же, с. 128 - 134.

18. Слепченко П.М. Уменьшение. коэффициента загруженности диспетчера УВД за счет совершенствования средств навигации ВС. Там же, с. 134 -139.

19. Слепченко П.М., Мельникова Г.В. Электронные устройства авиационных систем обеспечения полетов, ч. I. Учебное пособие. С.-Петербург: Академия ГА, 2003, 117 с.

20. Слепченко П.М. Оценка эффективности навигационного оборудования воздушных судов с учетом норм безопасности полетов. Научный вестник "ГУ ГА. Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов, № 74,2004, с. 34 - 37.

21. Слепченко П.М. Повышение безопасности полетов при комплексиро-вании штатного навигационного оборудования ВС с приемоиндикатором СРНС. Там же, с. 37 - 43.

22. Рубцов В.Д. Слепченко П.М. Влияние возмущений ионосферы на качество связи систем УВД в высоких широтах. Научный вестник МГТУ ГА Серия Радифизика и радиотехника, № 76, 2004, с. 122 - 124.

23. Слепченко П.М. Особенности функционирования спутниковых каналов связи систем УВД в полярных районах. Там же, с. 125 - 128.

24. Слепченко П.М. Совершенствование относительных навигационных определений в спутниковых РНС на основе разностно-дальномерного способа измерений. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника, №79,2004, с. 71 -75.

25. Слепченко П.М. Оптимизация обработки навигационной информации в спутниковых РНС в условиях многолучевого приема. Там же, с. 75 - 80.

26. Слепченко П.М. Относительные навигационные определения с ретрансляцией поля СРНС в задачах поиска и спасения. Там же, с. 121 - 126.

27. Рубцов В.Д., Слепченко П.М. Синтез алгоритма оптимальной обработки сигнала в спутниковых радионавигационных системах в условиях многолучевого приема. Радиотехнические тетради, № 28,2004, с. 37 - 41.

28. Слепченко П.М. Квазиоптимальная обработка федингующих сигналов с амплитудной и фазовой модуляцией- Там же, с. 83 - 85.

29. Слепченко П.М. Анализ влияния нелинейности ретранслятора на качество функционирования спутникового канала связи системы УВД. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. IX. С.-Петербург: Академия ГА, 2004, с. 115 - 120.

30. Слепченко П.М. Сокращение объема информационных потоков за счет совмещения речи и данных в спутниковых каналах связи системы УВД. Тамже, с. 121-125.

31. Слепченко П.М. Повышение эффективности использования при УВД спутниковых каналов связи в условиях мешающих воздействий. Там же, с. 125-131.

32. Слепченко П.М., Алешкин О.В. Возможности повышения точностных характеристик спутниковых радионавигационных систем для многоцелевой' навигации. Международная научно-практическая конференция «Обеспечение безопасности полетов в новых экономических условиях». Тезисы докладов. Киев: КМУГА, 1997, с. 5 - 6.

33. Слепченко П.М., Алешкин О.В. Вероятностные методы оценки дальности действия лазерной системы траекторных измерений, предназначенной для контроля систем посадки и спутниковой радионавигационной системы. Тамже, с. 6-7.

34.Слепченко П.М. Фазовые измерения при относительных навигационных определениях в СРНС. Научно-технический семинар «Концепция создания интегрированного оборудования навигации, посадки, связи и наблюдения» МГТУ ГА и МКБ «Компас». Тезисы докладов. М.: МГТУ ГА, 2000, с. 15-16.

35. Потапов B.C., Слепченко П.М. Аппаратурная реализация относительных навигационных определений в СРНС. Там же, с. 16 - 17.

36. Слепченко П.М. Обеспечение целостности радионавигационного поля путем комплексирования СРНС ГЛОНАСС и GPS. Там же, с. 14 - 15.

37. Слепченко П.М. Анализ статистических характеристик спутниковой системы передачи данных при УВД. Материалы Ш Международной научно-технической конференции. Секция 6 - 1. Киев: НАУ, 2001, с. 51 - 54.

38. Слепченко П.М. Интермодуляционные помехи в спутниковых каналах связи и пути их уменьшения. Там же, с. 54-57.

39. Слепченко П.М. Метод повышения точности относительных навигационных определений в СРНС. Международная научно-практическая конференция Сибирского авиакосмического салона «САКС-2001». Тезисы докладов. Красноярск: СибГАУ, 2001, с. 63.

40. Слепченко П.М. Связь производительности бортового вычислителя и точности определения координат ВС в приемоиндикаторе СРНС. Там же, с. 74.

41. Слепченко П.М. Анализ эффективности помехоустойчивого кодирования в цифровых каналах связи систем УВД с АЗН и систем посадки на основе СРНС в условиях действия индустриальных и атмосферных помех. Международная научно-практическая конференция Сибирского авиакосмического салона «САКС-2002». Тезисы докладов. Красноярск: СибГАУ, 2002, с. 119.

42. Слепченко П.М. Связь эффективности навигационного оборудования воздушных судов с показателем безопасности полетов. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы радиоэлектроники», посвященной Дню радио. Красноярск: КГТУ, 2004, с. 23 - 26.

43. Слепченко П.М. Повышение надежности - навигационного обеспечения воздушных судов путем комплексирования штатного навигационного оборудования со средствами спутниковой навигации. Там же, с. 27 - 30.

44. Слепченко П.М. Методы обеспечения достоверности передачи данных при УВД по спутниковым каналам связи. Там же, с. 41 - 45.

Соискатель С/1г-/[лСН *С< ?

Подписана в печать 25.03.04 г. Формат 60*84/16 Заказ № 1178/ /Щ

Московский государственный технический университет ГА 125993 Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20 Рсдакционно-издательскип отдеи 125493 Москва, ул. Пулковская, д.ба

ккий государственный [й университет ГА, 2004

Введение.

1. Методы навигационных определений в спутниковых радионавигационных системах при решении задач навигации и посадки воздушных судов и пути их совершенствования.

1.1. Сравнительный анализ методов навигационных определений пространственных координат ВС и пути их совершенствования.

1.1.1. Глобальные и дифференциальные навигационные определения пространственных координат ВС.

1.1.2. Относительные навигационные определения пространственных координат ВС.

1.1.3. Навигационные определения пространственных координат ВС по фазе несущей.

1.1.4. Совершенствование относительных навигационных определений пространственных координат ВС на основе разностно-дальномерного способа измерений.

1.2. Анализ возможности угломерных навигационных определений координат ВС для решения задачи категорированной посадки.

1.3. Минимизация бортового навигационного оборудования путем комплексного измерения вектора положения ВС.

1.3.1. Комплексные измерения вектора положения ВС с дискретным каналом связи.

1.3.2. Комплексные измерения вектора положения ВС с ретранслятором радионавигационного поля СРНС.

1.4. Оценка точности навигационных определений координат ВС и способы ее повышения.

1.4.1. Обобщенная модель трассы распространения сигналов СРНС при различных методах навигационных определений координат ВС.

1.4.2. Оценка точности глобальных, дифференциальных и относительных навигационных определений координат ВС.

1.4.3. Способы повышения точности навигационных определений координат ВС.

1.4.4. Оценка применимости относительных навигационных определений координат для решения задачи категорированной посадки ВС.

Актуальность работы. Исследования, проведенные международной организацией гражданской авиации (ИКАО), показали, что 70% авиационных катастроф происходит на этапах взлета и посадки воздушного судна (ВС). Остальные 30% катастроф происходит на этапе полета по маршруту, причем примерно 25% из них связано со столкновениями ВС в воздухе [1]. Основным способом предотвращения столкновения ВС в воздухе является строгое соблюдение экипажами и диспетчерами службы движения правил эшелонирования, которые определяют порядок рассредоточения ВС в воздухе на безопасные расстояния по каждой из трех координат. В соответствии с этими правилами каждому ВС, контролируемому системой управления воздушным движением (УВД), отводится воздушный коридор, в пределах которого должно находиться только одно ВС.

Стремление обеспечить полеты ВС в выгодных режимах, то есть по ортодромическим траекториям и на оптимальных для каждого типа ВС высотах, приводит к повышению плотности воздушного движения на кратчайших маршрутах и экономичных эшелонах, что вызывает необходимость сокращений воздушных коридоров. При этом требования безопасности воздушного движения и экономичности полетов ВС вступают в определенное противоречие. Приведение их во взаимное соответствие требует проведения комплекса мероприятий, направленных на совершенствование систем навигации и УВД и улучшение их взаимодействия [2 - 5]. Улучшение взаимодействия средств навигации и УВД является весьма актуальной задачей [6 - 9]. Так, почти 75% времени обслуживания ВС диспетчером УВД тратится на сбор, обработку и передачу информации [6]. При этом значительное число сеансов радиосвязи тратится на уточнение различных параметров полета, которые диспетчер мог бы получить в результате более совершенной обработки имеющейся информации.

Совершенствование бортовых средств навигации и повышения их точности позволяет в автоматическом режиме (при внедрении перспективной технологии УВД с использованием автоматического зависимого наблюдения (АЗЫ)) или по запросу диспетчера УВД осуществлять передачу данных о местоположении ВС либо об отклонении его местоположения от текущего плана при пролете контрольных пунктов, что особенно актуально для построения автоматизированных систем оперативного УВД, включающего в себя процессы текущего планирования, управления по траектории текущего плана и управления с экстраполяцией [9].

Уменьшение среднеквадратического отклонения (СКО) ВС от заданной траектории при фиксированной ширине воздушного коридора в зоне с наличием радиолокационного контроля со стороны службы УВД уменьшает загрузку диспетчера за счет уменьшения числа выходов ВС за пределы трассы, подлежащих ликвидации. Уменьшение числа команд, которые должен дать диспетчер для ликвидации отклонений ВС от заданной трассы, позволяет ему больше времени уделять анализу воздушной обстановки и оптимизации процессов регулирования воздушного движения и принятия решений, что будет способствовать повышению надежности УВД.

Эффективность комплексного использования систем навигации и УВД определяется техническими характеристиками обеих систем.

В [5] рассмотрен общий подход к решению задачи обеспечения заданных норм эшелонирования средствами навигации и УВД, в рамках которого оптимальный вариант сочетания технических характеристик средств навигации и УВД определяется по минимуму суммарных затрат на их совершенствование при условии обеспечения требуемого уровня безопасности полетов. Отмечается, что для обеспечения перспективных норм эшелонирования более предпочтительны технические решения, направленные на повышение точностных характеристик навигационной системы, поскольку они, как правило, требуют меньших капиталовложений, чем технические решения, направленные на совершенствование средств УВД.

Необходимость повышения точности самолетовождения приобретают особо важное значение в связи с внедрением аэродромных автоматизированных систем УВД (АС УВД), эффективность использования которых повышается с созданием в районах аэродромов стандартных пространственно-временных траекторий [1, 3]. Соответственно, повышаются требования к точностным характеристикам систем навигации и УВД, которые должны обеспечить коррекцию траектории движения ВС путем введения поправок в горизонтальную и вертикальную составляющие его скорости, а также поправок на начало разворотов с целью обеспечения точности времени осуществления посадки порядка нескольких секунд [12].

Особенно актуальна проблема повышения точности навигационных систем с точки зрения безопасности полетов ВС в зонах, в которых отсутствует наземный радиолокационный контроль, таких как океанические районы и районы Крайнего Севера, где основными средствами навигации в настоящее время являются курсо-доплеровские и инерциальные навигационные системы (ИНС). При этом необходимость развития комплексиро-ванных систем навигации обусловлена, в частности, тем, что ИНС не позволяют самостоятельно и надежно осуществлять безопасную навигацию в пределах установленных норм бокового эшелонирования для сети параллельных маршрутов («треков») при длительности полета порядка 10-12 часов, имеющих место в океанических районах. Так, например, используемые в настоящее время ИНС имеют погрешность в определении боковых отклонений 3,6 - 9,2 км (по уровню 2СКО) за один час полета, а курсо-доплеровские системы 3 - 4% от пройденного пути [11]. Наиболее совершенные ИНС, использующие безопорные гироскопы с электростатической подвеской фирм Litton и Singer-Kearfott (США) обеспечивают точность 1,85 км/час полета [12]. При этом требуемая для обеспечения регламентированного нормами ИКАО уровня безопасности полетовр = 0,18-10"7 катастроф/летный час точность навигации может быть реализована лишь при коррекции счисленных автономными системами навигации координат ВС по данным радиотехнических систем дальней навигации.

Точность навигации ВС существенно повышается при внедрении глобальных спутниковых радионавигационных систем (СРНС) типа GPS (США) и ГЛОНАСС (РФ), обеспечивающих согласно [13] при полете по трассе определение по открытому коду пониженной точности плановых координат с точностью ~100 м, а высоты с точностью ~150 м (при доверительной вероятностир = 0,95, что соответствует погрешности 2СКО).

Использование дифференциальных методов навигационных определений, реализуемых в виде локальных дифференциальных подсистем (ЛДПС) СРНС [14, 15], позволяет повысить точность местоопределения и использовать СРНС для решения задач захода на посадку и посадки ВС.

Переход полностью на спутниковую технологию, позволяющую, в принципе, решать задачи навигации ВС на всех этапах полета, в нашей стране сдерживается, с одной стороны, тем, что орбитальная группировка космических аппаратов (КА) отечественной СРНС ГЛОНАСС развернута не полностью [13], а с другой стороны, отсутствием достаточного количества сертифицированного бортового оборудования СРНС. При этом важное значение приобретают вопросы комплексирования СРНС ГЛОНАСС с СРНС GPS, обладающей большей полнотой орбитальной группировки КА, и с другими навигационными средствами.

Комплексирование СРНС ГЛОНАСС и GPS позволяет повысить целостность радионавигационного поля СРНС и точность комплексирован-ной системы, а комплексирование СРНС с ИНС - улучшить динамические характеристики СРНС. Комплексирование СРНС со средствами радиосвязи в рамках создания ЛДПС помимо повышения точности местоопределе-ния ВС, дающего возможность расширить функциональные возможности СРНС и использовать их на всех этапах полета, включая посадку, а также при проведении специальных работ, связанных с необходимостью точного местоопределения ВС на малых высотах, таких как поиск и спасение, пожаротушение и др., позволяет также улучшить характеристики канала передачи данных за счет его навигационной поддержки, что имеет существенное значение как для улучшения точностных и динамических характеристик ЛДПС, так и для повышения достоверности и оперативности передачи данных при УВД с АЗН.

Вопросам комплексирования СРНС ГЛОНАСС и GPS с другими навигационными средствами посвящена обширная литература. Общие идеи комплексной обработки навигационной информации отражены в работах В.И.Тихонова, М.С.Ярлыкова, Р.Л.Стратоновича, Л.Заде и Дж.Рагаззини и др. Проблемы комплексирования навигационных средств отражен в работах [16-21]. Так, в [16, 17] рассматриваются вопросы комплексирования СРНС ГЛОНАСС и GPS, в [18] - вопросы комплексирования СРНС и ИНС, в [19] - вопросы создания интегрированного оборудования навигации, посадки связи и наблюдения, а в [20, 21] - вопросы обеспечения целостности навигационных определений в комплексированных системах.

Вместе с тем, в имеющейся литературе не нашел отражения ряд вопросов, имеющих важное значение для теории и практики построения комплексированных систем навигационного обеспечения ВС. В частности, нет оценки эффективности комплексирования СРНС со штатным навигационным оборудованием курсо-доплеровского типа, которым оборудован значительный парк ВС, что особенно актуально в условиях неполного развертывания орбитальной группировки КА СРНС, когда приемоиндикатор СРНС рассматривается как вспомогательное средство навигации ВС.

Далека от разрешения проблема комплексирования СРНС с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи в рамках создания ЛДПС, обеспечивающих категорированную посадку ВС. Здесь подлежат исследованию вопросы влияния подстилающей поверхности и параметров движения ВС при полетах и маневрировании на малых высотах на точность местоопределения ВС. Необходим также поиск наиболее эффективных методов навигационных определений и алгоритмов обработки информации, обеспечивающих максимальное ослабление влияния факторов, ухудшающих точность местоопределения на малых высотах.

В частности, необходимо исследование возможности использования для решения задач категорированной посадки ВС такой разновидности дифференциального режима, как навигационные определения с относительными координатами, или относительные навигационные определения [13], потенциально обеспечивающие более высокую точность местоопределения ВС. Кроме того, необходимо исследование возможности расширения определяемого с помощью средств навигации вектора положения ВС за счет включения в него угловых координат последнего, знание которых необходимо для посадки по III категории ИКАО.

С внедрением перспективной технологии УВД с АЗН, при которой навигационная информация с борта ВС по связному каналу передается в центр УВД, средства связи приобретают определяющую роль в комплексе технических средств системы УВД. В этой связи их совершенствование, а также совершенствование процедур информационного обмена по каналам авиационной связи при УВД становится необходимым условием совершенствования системы УВД в целом.

Переход на спутниковую технологию организации авиационной связи при УВД позволяет существенно улучшить качество функционирования систем связи и расширить их функциональные возможности. В частности, использование спутниковых средств связи позволяет решить задачу УВД с использованием технологии АЗН в океанических районах и районах Крайнего Севера, где использование традиционных средств связи метрового (MB) и декаметрового (ДКМВ) диапазонов волн проблематично как с точки зрения возможности перекрытия протяженных трасс, так и с точки зрения значительной зашумленности указанных диапазонов и нарушений связи в полярных районах в периоды авроральных возмущений ионосферы.

Наиболее развитой системой спутниковой связи (ССС), используемой для связи с подвижными объектами, в частности с ВС, является система ИНМАРСАТ [22]. Вместе с тем, необходимы анализ эффективности информационного обмена в соответствии с протоколом ССС ИНМАРСАТ при решении задач УВД и разработка рекомендаций по ее повышению. В частности, необходима выработка рекомендаций по организации связи по инициативе ВС, имеющей место при УВД с АЗН, обеспечивающей минимизацию энергетического и частотного ресурсов связного канала.

Существенное значение с точки зрения оперативности связи при УВД является разработка мер по минимизации задержки при передаче пакетов сообщений по каналам ССС с учетом приоритетности последних.

Наконец, необходим анализ факторов, влияющих на достоверность передачи информации в спутниковых каналах связи, таких как неточность синхронизации; нелинейность ретранслятора искусственного спутника Земли (ИСЗ), приводящей к специфическим для спутниковых каналов связи интермодуляционным помехам; отражения от подстилающей поверхности, наиболее существенные для каналов спутниковой связи, обслуживающих полярные районы, из-за малых углов места ИСЗ, характерных для этих районов. Необходима выработка рекомендаций по уменьшению их влияния на качество функционирования ССС при решении задач УВД.

Таким образом, из изложенного можно заключить об актуальности и целесообразности проведения исследований по теме диссертации.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка методов и средств совершенствования навигационного обеспечения ВС и УВД на основе спутниковых технологий. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Разработка методов навигационных определений на основе ком-плексирования СРНС с другими навигационными средствами и средствами радиосвязи, направленных на повышение надежности навигационного обеспечения ВС на всех этапах полета, включая посадку.

2. Разработка предложений по совершенствованию технических средств, реализующих перспективные навигационные определения с использованием СРНС при решении задач навигации и посадки ВС.

3. Разработка способов сокращения информационных потоков и рекомендаций по совершенствованию дисциплин обслуживания ВС при УВД с использованием ССС.

4. Разработка способов уменьшения влияния нелинейности ретранслятора ИСЗ и мешающих воздействий на достоверность передачи информации по спутниковым каналам связи при УВД.

Методы исследований. При решении перечисленных задач использованы методы системного анализа, прикладные методы теории вероятностей и теории случайных процессов и методы математического моделирования.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

- проведен системный анализ перспектив использования спутниковых систем навигации и связи для решения задач навигации ВС и УВД на всех этапах полета, включая посадку;

- разработаны рекомендации по совершенствованию алгоритмов и реализующих их технических средств, обеспечивающих расширение функциональных возможностей и улучшение характеристик авиационных спутниковых систем навигации и связи.

В диссертации получены следующие основные научные результаты:

- предложены высокоточные разностно-дальномерные алгоритмы относительных навигационных определений пространственных координат и углового положения ВС с использованием СРНС, комплексированной с каналом передачи корректирующей информации или ретранслятором радионавигационного поля, и проведен сравнительный анализ существующих и предложенных методов навигационных определений с точки зрения применимости их для решения задач навигации и категорированной посадки ВС;

- на основе разработанной математической модели группового сигнала СРНС в условиях многолучевого распространения при полетах ВС на малых высотах синтезирован квазиоптимальный алгоритм обработки навигационной информации и получены расчетные соотношения для определения погрешности оценки радионавигационных параметров в СРНС в условиях многолучевости при различных методах навигационных определений;

- предложены критерий оценки эффективности навигационного оборудования ВС с учетом норм безопасности полетов и расчетные соотношения для определения необходимой периодичности корректировки местоположения ВС в автоматическом режиме полета и дана оценка сокращения объема информационных потоков при УВД за счет повышения точности навигации ВС при использовании в качестве позиционного корректора штатного навигационного оборудования приемоиндикатора СРНС;

- с использованием аппарата вероятностных графов произведен расчет статистических характеристик спутниковой цифровой линии передачи системы УВД с АЗН в условиях замираний, обусловленных отражениями сигнала от подстилающей поверхности, для различных видов модуляции;

- предложена оптимальная с точки зрения минимума среднего времени задержки процедура управления пакетами сообщений при УВД с использованием системы ИНМАРСАТ и доказана оптимальность с точки зрения минимума числа каналов процедуры управления с абсолютными приоритетами;

- предложен квазиоптимальный алгоритм расстановки частот в спутниковых каналах связи систем УВД, минимизирующий уровень интермодуляционных помех, обусловленных нелинейностью ретранслятора искусственного спутника Земли (ИСЗ), и дана оценка эффективности использования асинхронной передачи информации и сверточного кодирования для уменьшения их влияния на достоверность передачи данных при различных видах модуляции сигнала;

- получены расчетные соотношения для оценки влияния фединга сигнала на достоверность передачи данных по традиционным и спутниковым каналам связи при УВД в полярных районах и выработаны рекомендации по уменьшению этого влияния.

На защиту выносятся:

4.4. Основные результаты и выводы

Основные научные результаты, полученные в 4-й главе, состоят в следующем:

1. Предложен квазиоптимальный алгоритм расстановки частот в спутниковых каналах связи систем УВД, основанный на такой перестановке несущих, в результате которой минимизируется уровень интермодуляционных помех, обусловленных нелинейностью ретранслятора ИСЗ, в наиболее зашумленном частотном канале, и путем моделирования на ЭВМ проведен анализ эффективности этого алгоритма при различных видах модуляции сигнала и различных запасах канала по ширине полосы.

2. Показано, что использование асинхронной передачи информации (неодновременного изменения посылок) по спутниковым каналам связи систем УВД позволяет эффективно подавлять интермодуляционные помехи, обусловленные нелинейностью ретранслятора ИСЗ при различных видах модуляции сигнала.

3. Дана оценка эффективности использования сверточного кодирования и перемежения символов для повышения достоверности передачи данных по спутниковым каналам связи систем УВД в условиях интермодуляционных помех при различных видах модуляции сигнала.

4. Доказано, что непараметрическая обработка сигналов с фазовой (ФМ) и амплитудной (AM) модуляцией, предполагающая предельное ограничение смеси сигнала и помехи с последующей корреляционной обработкой, являющаяся квазиоптимальной в условиях интенсивных аддитивных помех, сохраняет непараметрические и квазиоптимальные свойства и в условиях сложной мультипликативной помехи, моделирующей амплитуду т фазу сигнала, характерной для периодов авроральных возмущений ионосферы при работе систем передачи данных метрового (MB) и дека-метрового (ДКМВ) диапазонов в полярных районах.

5. Получено расчетное соотношение для оценки зависимости глубины интерференционных замираний сигнала в спутниковых каналах связи систем УВД, обусловленных отражениями от подстилающей поверхности, от угла места ИСЗ.

На основании полученных в 4-й главе результатов можно сделать следующие выводы:

1. Квазиоптимальная расстановка частот в спутниковых каналах связи систем УВД при двукратном запасе по полосе частот позволяет на 1,5 -2 дБ снизить уровень интермодуляционных помех в канале.

2. Использование асинхронной передачи информации по спутниковым каналам связи систем УВД позволяет на 2 дБ снизить уровень интермодуляционных помех в каждом частотном канале.

3. Использование сверточного кодирования в сочетании с перемеже-нием символов в спутниковых каналах связи систем УВД обеспечивает энергетический выигрыш до 6 - 7 дБ, что позволяет обеспечить высокую достоверность приема цифровой информации с вероятностью ошибки на бит менее 10"5 при пропускной способности ретранслятора ИСЗ порядка 20-ти каналов и скорости передачи по каждому из них 2400 бит/с.

4. Взаимозависимые флуктуации амплитуды и фазы сигнала, имеющие место в MB и ДКМВ каналах связи систем УВД в периоды авроральных возмущений ионосферы в полярных районах, приводят к смещению оценки фазы, приводящему к снижению достоверности передачи данных с использованием ФМ-сигналов.

5. При малых углах места ИСЗ, характерных для спутниковых каналов связи систем УВД, обслуживающих полярные районы, в случае использования линейной поляризации имеют место значительные интерференционные флуктуации сигнала, до 10 - 15 дБ. Использование круговой поляризации и направленных антенн позволяет снизить замирания до 6 дБ для наихудшего случая - углах места ИСЗ близких к углу Брюстера.

Научные результаты, полученные в 4-й главе, изложены в работах автора [85, 86, 92, 94,107409,112,115,1г0].

202 Заключение

Диссертация направлена на решение актуальной, имеющей важное народно-хозяйственное значение научно-технической проблемы совершенствования методов и средств навигационного обеспечения воздушных судов и управления воздушным движением на основе спутниковых технологий.

В результате проведенных исследований получены следующие основные научные результаты:

1. Предложены высокоточные алгоритмы относительных навигационных определений пространственных координат и углового положения ВС на основе разностно-дальномерных измерений с дискретным каналом передачи корректирующей информации и ретранслятором радионавигационного поля СРНС, разработана обобщенная модель трассы распространения сигналов СРНС при различных методах навигационных определений и проведен сравнительный анализ точностных характеристик существующих и предложенных методов навигационных определений с точки зрения применимости их для решения задач навигации и категорированной посадки ВС.

2. Получены расчетные соотношения для энергетических и вероятностных характеристик группового сигнала на входе приемоиндикатора СРНС при многолучевом распространении из-за отражений сигнала от подстилающей поверхности при полетах ВС на малых высотах, разработана математическая модель такого сигнала и с использованием аппарата теории оптимальной нелинейной фильтрации синтезирован квазиоптимальный алгоритм обработки навигационной информации в условиях мно-голучевости.

3. Получены расчетные соотношения для определения погрешности квазиоптимальной оценки псевдодальности в СРНС в условиях многолучевого приема сигналов при различных методах навигационных определений.

4. Разработаны требования к ретранслятору поля СРНС для реализации относительных навигационных определений координат ВС.

5. Предложен критерий оценки эффективности навигационного оборудования ВС с учетом норм безопасности полетов.

6. Получены расчетные соотношения для определения периодичности корректировки местоопределения ВС в автоматическом режиме полета и относительного увеличения продолжительности полета, связанного с боковым отклонением ВС от линии заданного пути, обусловленным воздействием на него возмущений и погрешностями навигационного оборудования.

7. Дана оценка сокращения объема информационных потоков в каналах «Земля - борт - Земля» при УВД за счет повышения точности навигации ВС при комплексировании штатного навигационного оборудования со средствами спутниковой навигации и при использовании предложенного способа совмещения речи и данных в спутниковых каналах связи систем УВД.

8. С использованием аппарата вероятностных графов произведен расчет статистических характеристик спутниковой цифровой линии передачи системы УВД с АЗН в условиях замираний, обусловленных отражениями сигнала от подстилающей поверхности, для различных видов модуляции.

9. Дана оценка эффективности информационного обмена при УВД с использованием ССС ИНМАРСАТ при различных интенсивностях поступления сообщений и скоростях передачи данных.

10. Доказана оптимальность (с точки зрения минимумизации среднего времени задержки сообщений) комбинированной процедуры управления как новыми (ранее не блокированными), так и блокированными пакетами сообщений при организации спутниковой связи по инициативе ВС в системах УВД и на основании анализа влияния приоритетности сообщений на среднее время задержки сообщений показана оптимальность (с точки зрения минимизации числа каналов) системы с абсолютными приоритетами.

11. Предложен квазиоптимальный алгоритм расстановки частот в спутниковых каналах связи систем УВД, основанный на расстановке несущих, обеспечивающей минимальный уровень интермодуляционных помех, обусловленных нелинейностью ретранслятора ИСЗ, в наиболее за-шумленном канале, и дана оценка эффективности этого алгоритма при различных видах модуляции сигнала и различных запасах канала по ширине полосы.

12. Дана оценка эффективности использования асинхронной передачи информации и сверточного кодирования в спутниковых каналах связи систем УВД для уменьшения влияния интермодуляционных помех на достоверность передачи данных при различных видах модуляции.

13. Доказано, что непараметрическая обработка сигналов с амплитудной и фазовой модуляцией, предполагающая предельное ограничение смеси сигнала и помехи с последующей корреляционной обработкой сохраняет свои непараметрические и квазиоптимальные свойства при наличии наряду с аддитивными помехами мультипликативной помехи, характерной для систем передачи данных метрового (MB) и декаметрового (ДКМВ) диапазонов при работе в высоких широтах в условиях аврораль-ных возмущений ионосферы.

14. Получено расчетное соотношение для оценки зависимости глубины интерференционных замираний сигнала от угла места ИСЗ в спутниковых каналах связи систем УВД при работе в высоких широтах.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Переход от дифференциального метода навигационных определений к известным относительным определениям, реализуемым с использованием штатного цифрового канала связи для передачи корректирующей информации либо путем создания вторичного радионавигационного поля СРНС с помощью ретранслятора, позволяет примерно на 30% повысить точность местоопределения ВС по СРНС GPS и не дает выигрыша в точности при работе по СРНС ГЛОНАСС из-за большой шумовой погрешности последней.

2. Существенное повышение точности местоопределения ВС по СРНС GPS и ГЛОНАСС при относительных навигационных определениях возможно при переходе к разностно-дальномерным определениям, позволяющим практически полностью исключить влияние системных погрешностей, включая их ионосферную и тропосферную компоненты. При этом определяющими становятся погрешность многолучевости и шумовая погрешность, которые могут быть уменьшены путем оптимизации приемника к работе в условиях многолучевости и комплексирования приемоиндика-тора СРНСсИНС.

3. При использовании разностно-дальномерного метода относительных навигационных определений, комплексирования приемоиндикатора СРНС с ИНС и оптимизации приемника к работе в условиях многолучевости в случае измерений по высокоточному кода или фазе несущей СРНС GPS и ГЛОНАСС возможна категорированная посадка ВС по любой категории посадки, в случае же использования кода пониженной точности по СРНС GPS возможна посадка лишь по 1-й категории ИКАО, а по СРНС ГЛОНАСС - некатегорированная посадка с поддержкой от высотомера.

4. Оптимизация обработки навигационной информации в СРНС к работе в условиях многолучевости требует включения в состав вектора фильтруемых параметров амплитуды прямого сигнала СРНС. При этом квазиоптимальная оценка псевдодальности определяется по точке первого «перегиба» функции корреляции группового сигнала, что позволяет практически полностью устранить влияние многолучевости на точность место-определения ВС.

5. Для получения достаточной величины рабочей зоны навигационной сети СРНС с ретранслятором (Rmin « 10 м, Rmst% « 500 км) необходим вынос спектра радионавигационного поля ретранслятора за пределы спектра СРНС с разносом их центральных частот не менее 10 МГц, подавление внеполосных помех не менее - 30 дБ и разнесение фазовых центров приемной и передающей антенн ретранслятора на расстояние не менее 0,12 м.

6. Использование в качестве позиционного корректора курсо-доплеровской системы автоматического управления перемещением ВС в горизонтальной плоскости вместо радиотехнической системы ближней навигации (РСБН) приемоиндикатора СРНС обеспечивает снижение на один-два порядка вероятности выхода ВС за границы воздушного коридора, что позволяет сократить объем информационных потоков, связанных с коррекцией траектории ВС, и примерно на 35% уменьшить коэффициент загруженности диспетчера УВД, а совмещение речи и данных в спутниковых каналах связи системы УВД позволяет дополнительно передавать данные по совмещенному каналу со скоростью 1 кбит/с при ухудшении отношения сигнал/шум для речевого сигнала не более чем на 5 дБ.

7. При использовании для УВД с АЗН спутникового канала связи с информационной обратной связью минимальная энергия на бит информации обеспечивается при вероятности ошибки обнаружения символа 10"5 в случае нефлуктуирующего сигнала и при вероятностях 10'3 и 10"4, соответственно, для коротких и длинных сообщений при наличии замираний сигнала.

8. При организации спутниковой связи по инициативе ВС в системах УВД в соответствии с протоколом системы ИНМАРСАТ задержка в передаче сообщений зависит, в основном, от задержки в передаче по каналу свободного доступа запроса ВС на представление канала связи. Использование комбинированной процедуры управления как новыми, так и блокированными пакетами сообщений позволяет увеличить число ВС, находящихся в зоне обслуживания ИСЗ, при котором сохраняется приемлемое время задержки в передаче сообщений, с 200 - 400 до 1000 - 1200.

9. Для передачи пакетов сообщений с требованиями на организацию связи при числе ВС, находящихся в зоне обслуживания ИСЗ, не превышающем 700 - 800, целесообразно, использовать систему с резервированием части времени кадра для передачи пакетов с аварийными требованиями, обеспечивающую минимальное расходование частотного ресурса ретранслятора ИСЗ. При числе же ВС 1000 и более необходимо выделение отдельного канала связи для передачи пакетов с аварийными требованиями. При этом для полного удовлетворения потребностей в радиообмене с ВС при УВД при их числе в зоне обслуживания ИСЗ до 1000 достаточно иметь около 20-ти рабочих каналов спутниковой связи, причем при использовании приоритетных дисциплин обслуживания с очередями при задержке в предоставлении канала связи 0,5 с для приоритетных и 5 с для неприоритетных требований возможно уменьшение этого числа на 5 - 6 каналов.

10. Квазиоптимальная расстановка частот в спутниковых каналах связи систем УВД позволяет на 1,5 - 2 дБ снизить уровень интермодуляционных помех в канале. Дополнительное снижение этих помех на 3 дБ обеспечивает использование асинхронной передачи информации. Использование сверточного кодирования обеспечивает энергетический выигрыш до 6 - 7 дБ, что позволяет обеспечить приема цифровой информации с вероятностью ошибки на бит менее 10"5 при пропускной способности ретранслятора ИСЗ порядка 20-ти каналов и скорости передачи по каждому из них 2400 бит/с.

11. Флуктуации амплитуды и фазы сигнала, имеющие место в MB и ДКМВ каналах связи систем УВД в периоды авроральных возмущений ионосферы в полярных районах, приводят к смещению оценки фазы, что снижает достоверность передачи данных с использованием ФМ-сигналов.

12. При малых углах места ИСЗ, характерных для спутниковых каналов связи систем УВД, обслуживающих полярные районы, в случае использования линейной поляризации имеют место значительные интерференционные замирания сигнала, до 10 - 15 дБ. Использование круговой поляризации и направленных антенн позволяет снизить их уровень до 6 дБ.

1. Методика определения минимумов эшелонирования, применяемых для разделения параллельных линий пути в структурах маршрутов УВД. Циркуляр ИКАО № 120 AN/89/2,1976.

2. Анодина Т.Г. Основные направления и перспективы автоматизации управления воздушным движением. В кн.: Управление воздушным движением. М.: Воздушный транспорт, 1979.

3. Кузнецов М.И., Мокшанов В.И. Основные направления совершенствования системы управления воздушным движением. В кн.: Труды Гос-НИИГА, вып. 161. М.: ГосНИИГА, 1978.

4. Крыжановский Г.А. Комплексный характер задач рационального принятия решений при УВД. В кн.: Управление воздушным движением. М.: Воздушный транспорт, 1979.

5. Федоров Ю.М., Куранов В.П., Уманский В.А. Общий подход к решению задачи обеспечения заданных норм эшелонирования средствами навигации и УВД. В кн.: Труды ГосНИИГА, вып. 161. М.: ГосНИИГА, 1978.

6. Маркович Е.Д. Взаимосвязь навигации и УВД по обеспечению безопасности полетов на воздушных трассах. В кн.: Труды ГосНИИГА, вып. 119. М.: ГосНИИГА, 1975.

7. Федоров Ю.М., Куранов В.П., Носовский А.В. К вопросу обоснования требуемой надежности функционирования навигационной системы. В кн.: Труды ГосНИИГА, вып. 161. М.: ГосНИИГА, 1978.

8. Кейн В.М., Красов А.И., Крыжановский Г.А., Федоров С.М., Грачев В.В. Применение автоматизированных систем для управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1979.

9. Агаджанов П.А., Воробьев В.Г., Кузнецов А.А., Маркович Е.Д. Автоматизация самолетовождения и управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1980.

10. Молоканов Г.В. Точность и надежность навигации летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1967.

11. Хитчев С.В., Носовский А.В., Куранов В.П., Федоров Ю.М. Обоснование точности самолетовождения при полетах в организованной системе параллельных трасс. В кн.: Труды ГосНИИГА, вып. 161. М.: ГосНИИГА, 1978.

12. Ноздрин В.И., Поляк В.Ю. Развитие систем навигации на трассах, в аэродромных маневренных зонах и систем посадки. Итоги науки и техники, Воздушный транспорт, 1980, т. 8.

13. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. М.: Радио и связь, ИТЦ «Эко-Трепдз», 2000.

14. Blomenhofer Н, Mattissek. The New DASA NFS Ground Station Family for Use in Civil Aviation, Proc. Of DSNS - 96, Add. vol. 1, St. Petersburg, May 1966, Paper № 17.

15. Differentiol GNSS for safe and Accurate Landings, Рекламный проспект формы DASA, 1996.

16. Ярлыков M.C., Базаров А.А. Совмещенная аппаратура потребителей спутниковой и гиперболической радионавигационных систем. Радиотехника, 1992, № 4.

17. Кинкулькин И.Е. Совмещенная аппаратура потребителей спутниковых радионавигационных систем. Радиотехника, 1996, № 1.

18. Kugler D, Gustke F. Integration of GPS and Loran/Chayka an European Perspective, National Technical Meeting Navigation, Amsterdam, 18-21 Now. 1997.

19. Варавва В.Г., Кирейчиков B.A. Контроль целостности GNSS в бортовых навигационных системах. Проблемы безопасности полетов, 1992, № 9.

20. INMARSAT Council АСТОМ. Twenty-Fith Session. 4-12 February, 1987.

21. Шебшаевич B.C. и др. Дифференциальный режим сетевой спутниковой радионавигационной системы. Зарубежная радиоэлектроника, 1989, т. 8.

22. Способ радионавигации. Авторское свидетельство 878035, М. кл. G 0155/02.

23. Система SATREK для наведения ракет Трайдент-2. Космическая техника и телеметрия, 1985, № 15.

24. Мишенко И.Н. и др. Использование системы NAVSTAR для определения угловой ориентации объектов. Зарубежная радиоэлектроника, 1989, т. 1.

25. Пестряков В.Б. и др. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. М.: Советское радио, 1973.

26. Жуковский А.П., Оноприенко Е.И., Чижов В.И. теоретические основы радиовысотометрии. М.: Советское радио, 1979.

27. Стандарт США RTCM 134-89 sc 104-68, ред. № 2.

28. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 2000.

29. Зубкович С.Г. Статистические характеристики радиосигналов, отраженных от земной поверхности. М.: Советское радио, 1968.

30. Корсунский Л.Н. Распространение радиоволн при самолетной радиосвязи. М.: Советское радио, 1965.

31. Болбот А.А. Связные и навигационные антенны самолетов. М.: Транспорт, 1978.

32. Рыжик И.М., Градштейн И.С. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: наука, 1971.

33. Алиев М.А. Оптимизация алгоритмов приема и обработки информации в приемоиндикаторах сетевых спутниковых навигационных систем. Кандидатская диссертация. М.: МИИГА, 1991.

34. Стратонович Р.Я. Условные процессы Маркова. Теория вероятностей и ее применения. 1960, вып. 2.

35. Стратонович Р.Я. Применение теории процессов Маркова для оптимальной фильтрации сигналов. Радиотехника и электроника, 1960, т. Y, № 11.

36. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985.

37. Кейн В.М. Оптимизация систем управления по минимальному критерию. М.: Наука, 1985.

38. Беллиан Р., Гликеберг И., Грасс О. Некоторые вопросы математической теории управления. М.: Иностранная литература, 1962.

39. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982.

40. Ляпидевский Г.А. Влияние технического состояния бортового радионавигационного оборудования на эффективность трассовых полетов самолетов гражданской авиации. Кандидатская диссертация. Рига: РКИИ-ГА, 1982.

41. Колчинский В.Б., Мандровский И.А. и др. Автономные доплеров-ские устройства и системы навигации летательных аппаратов. М.: Советское радио, 1975.

42. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники, кн. 1. М.: Советское радио, 1966.

43. Хиврич И.Г., Белкин A.M. Автоматизированное вождение воздушных судов. М.: Транспорт, 1985.

44. Челпанов Н.Б. Оптимальная обработка сигналов в навигационных системах. М.: Наука, 1967.

45. Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления. М.-Л.: Физматгиз, 1960.

46. Анодина Т.Г., Володин С.В., Куранов В.П., Мокшанов В.И. Управление воздушным движением. М.: Транспорт, 1988.

47. Smith В. Ilustancous companding of qbantised signals. BSTJ, 1982, v.36.

48. Величкин А.И. Передача аналоговых сообщений по цифровым каналам связи. М.: Радио и связь, 1983.

49. Доклад третьего совещания Специального комитета ИКАО по будущим аэронавигационным системам (FANS), 3-21 ноября, Монреаль,1986.

50. Связная система адресований и сообщений. Модель 2. Характеристика АРИНК-724. Горький: ГНИИРС, 1979.

51. Передача информации с обратной связью. Под ред. З.М.Каневского. М.: Связь, 1976.

52. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Советское радио, 1972.

53. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения, кн.1. М.: Мир, 1984.

54. IKAO FANS, North a tlantic sistems. Planning Group Muting Lislon. Satellites for civil airation by INMARSAT, 12 May, 1986.

55. INMARSAT Counul, ATOM, Twenty-Fijth Session, 4-12 February,1987.

56. Клейнрок JI. Вычислительные системы с очередями. Пер. с англ. Под ред. В.С.Цыбакова. М.: Мир, 1979.

57. Ховард Р. Динамическое программирование и марковские процессы. Пер. с англ. Под ред. Н.П.Бусленко. М.: Советское радио, 1964.

58. Lam S., Kleinrock L. Packet switching in a multiaxess broadcast channel: performance evaluation. IEEE Transactions on Communications, 1975, v. COM-23, № 4.

59. Корчагин В.А., Прохоров A.B. Организация доступа в спутниковой системе связи с воздушными судами гражданской авиации. В кн.: Теория и практика применения и совершенствования радиоэлектронных систем ГА. М.: МИИГА, 1985.

60. Штермер X. и др. Теория телетрафика, пер. с англ. Под ред. Г.П.Башарина. М.: Связь, 1971.

61. Джейсоул Н.К. Очереди с приоритетами, пер. с англ. Под ред. В.В.Калашникова. М.: мир, 1973.

62. Лившиц B.C., Фидлин Я.В. Системы массового обслуживания с конечным числом источников. М.: Связь, 1968.

63. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ. Под ред. В.В.Маркова. М.: Связь, 1974.

64. Клейнрок Л. теория массовго обслуживания. Пер. с англ. Под ред. В.И.Неймана. М.: Машиностроение, 1979.

65. Гнеденко В.В., Коваленко И.П. Введение в теорию массового обслуживания. М.: Наука, 1966.

66. Эллдин А., Линд Г. Основы телетрафика, пер. с англ. Под ред. А.Д.Харкевича. М.: Связь, 1972.

67. Karp S. Some observations of satellite aircraft multipath properties of 1600 mhz. IEEE Transactions on Communications, 1974, v. COM-22, № 10.

68. Doherty R.H., Johter J.R. Unexploited potentials of Loran C. Navigation (USA), 1975, v. 22, № 4.

69. Маркович Е.Д. Взаимосвязь навигации и УВД по обеспечению безопасности полетов на воздушных трассах. Труды ГосНИИГА, вып. 119. М.: ГосНИИГА, 1975.

70. Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ. Под ред. Т.К.Джеймса. Пер. с англ. под ред. М.С. Ярлыкова, М.В.Чернякова. М.: Связь, 1974.

71. Helen S. Improvements in the tropospheric refraction correction for raugemeasument. Phil. Jrans. R. Soc. Lound, 1979, v. A-294.

72. Lam S., Kleinrock L, Packet switching in a multiaxess broadcast channel: dynamic, control, procedures. IEEE Transactions on Communications Conference, 1981. Conf. Record, 1981, v. 3, № 7.

73. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. Под ред. А.Г.Зюко. М.: Радио и связь, 1985.

74. Черняк Ю.Б. О линейных свойствах системы «широкополосный ограничитель фильтр», радиотехника и электроника, 1962, т. YIII,№ 7.

75. Жодзишский А.И., Кий А.И., Соколов В.П. Вероятностные характеристики федингующего сигнала. Радиотехника и электроника, 1970, т. XII, № 7.

76. Гребельский М.П., Паньков Г.Х., Цирлин В.М. Оптимизация линий спутниковой связи при передаче скоростных цифровых потоков. Электросвязь, 1979, № 12.

77. Слепченко П.М. Совершенствование относительных навигационных определений в спутниковых РНС на основе разностно-дальномерного способа измерений. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника, № 79,2004.

78. Слепченко П.М. Оптимизация обработки навигационной информации в спутниковых РНС в условиях многолучевого приема сигналов. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника, № 79, 2004.

79. Слепченко П.М. Относительные навигационные определения с ретрансляцией поля СРНС в задачах поиска и спасения. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника, № 79,2004.

80. Слепченко П.М. Оценка эффективности навигационного оборудования воздушных судов с учетом норм безопасности полетов. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов, № 74, 2004.

81. Слепченко П.М. Влияние возмущений ионосферы на качество связи систем УВД в высоких широтах. Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и радиотехника, № 76, 2004.

82. Слепченко П.М. Особенности функционирования спутниковых каналов связи систем УВД в полярных районах. Серия Радиофизика и радиотехника, № 76,2004.

83. Слепченко П.М. Уменьшение коэффициента загруженности диспетчера УВД за счет совершенствования средств навигации ВС. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. VIII. С-Петербург: Академия ГА, 2003.

84. Слепченко П.М. Анализ влияния нелинейности ретранслятора на качество функционирования спутникового канала связи системы УВД. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. IX. С.-Петербург: Академия ГА, 2004.

85. Слепченко П.М. Повышение эффективности использования при УВД спутниковых каналов связи в условиях мешающих воздействий. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. IX. С.Петербург: Академия ГА, 2004.

86. Слепченко П.М., Рубцов Д.В. Комплексные измерения вектора положения ВС в СРНС. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования авиационной техники и систем воздушного транспорта», т. III. С.-Петербург: Академия ГА, 1997 1998.

87. Слепченко П.М., Мельникова Г.В. Электронные устройства авиационных комплексов обеспечения полетов ВС, ч. I. Учебное пособие. С.Петербург: Академия ГА, 2003.

88. Юб.Слепченко П.М. Метод оценки эффективности навигационного оборудования ВС с учетом его влияния на безопасность полетов. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. IV. С.-Петербург: Академия ГА, 1999.

89. Слепченко П.М. Интермодуляционные помехи в спутниковых каналах связи и пути их уменьшения. Материалы III Международной научно-технической конференции. Секция 6-1. Киев: НАУ, 2001.

90. Слепченко П.М. Влияние амплитудного и фазового фединга сигнала в периоды возмущений ионосферы на качество передачи AM и ФМ сигналов при использовании непараметрических методов их обработки.

91. Сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. VI. С.-Петербург: Академия ГА, 2001.

92. ПО.Слепченко П.М. Анализ статистических характеристик спутниковой системы передачи данных при УВД. Материалы III Международной научно-технической конференции. Секция 6-1. Киев: НАУ, 2001.

93. Слепченко П.М. Методы обеспечения достоверности передачи данных при УВД по спутниковым каналам связи. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы радиоэлектроники», посвященной Дню радио. Красноярск: КГТУ, 2004.

94. Рубцов В.Д., Слепченко П.М. Синтез алгоритма оптимальной обработки сигнала в спутниковых радионавигационных системах в условиях многолучевого приема. Радиотехнические тетради, № 28,2004.

95. Слепченко П.М. Квазиоптимальная обработка федингующих сигналов с амплитудной и фазовой модуляцией, радиотехнические тетради, №28,2004.

96. Слепченко П.М. Метод повышения точности относительных навигационных определений в СРНС. Международная научно-практическая конференция Сибирского авиакосмического салона «САКС-2001». Тезисы докладов. Красноярск: СибГАУ, 2001.