автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оптимизация условий навигационного сеанса объектов авиационной транспортной системы

На правах рукописи

СЛЕ11ЧЕНКО АЛЕКСЕЙ ПЕТРОВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ НАВИГАЦИОННОГО СЕАНСА ОБЪЕКТОВ АВИАЦИОННОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ

Специальность 05.13.0] - Системный анализ, управление и обработка информации

(промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

9 11ЮН 2011

Иркутск-2011

4849321

• Диссертационная работа выполнена в ГОУ ВПО «Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Ерохин Вячеслав Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Марюхненко Виктор Сергеевич

кандидат технических наук, Червань Дмитрий Алексеевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет»

Защита состоится 23 июня 2011г. в 12:00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 218.004.01 при ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения» (ИрГУПС) по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15, ауд. А-803. Тел.:(8-3952)63-83-11,(8-3952)38-76-07 WWW: http://www.irgups.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения».

Автореферат разослан _20_ мая 2011г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направить в адрес диссертационного совета Д 218.004.01.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

И.И. Тихий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Авиационная транспортная система является одной из важнейших компонент транспортной системы России и вносит существенный вклад в развитие экономики страны. Одним из направлений повышения эффективности авиационной транспортной системы является совершенствование системы организации и управления воздушным движением, базирующееся на внедрении концепций автоматического зависимого наблюдения и Free Flight - «свободный полет», основанных на принципах зональной навигации.

Концепция «свободный полет» позволяет воздушному судну выполнять полет по выбираемой экипажем оптимальной для данных условий воздушной обстановки траектории при взаимодействии с другими воздушными судами и объектами системы управления воздушным движением. При этом появляется возможность более эффективного использования структуры воздушного пространства, повышения экономичности и надежности функционирования авиационной транспортной системы, что позволит сократить расходы её эксплуатантов. Это определяет высокие требования, предъявляемые к качеству навигационно-временного обеспечения воздушных судов -основных объектов авиационной транспортной системы.

Согласно существующей концепции автоматического зависимого наблюдения повышение точности определения навигационно-временных параметров воздушных судов при зональной навигации предполагается обеспечить путем использования спутниковых систем навигации. Существующие спутниковые системы навигации второго поколения создают достаточно точное глобальное навигационно-временное поле, что позволяет решать основные задачи самолетовождения на воздушных трассах и в зоне аэродромов с требуемым уровнем безопасности полетов. Между тем, спутниковые системы навигации имеют ряд существенных недостатков, - низкая помехозащищенность, нарушения целостности навигационного обеспечения, неудовлетворение требованиям по эксплуатационной готовности и непрерывности обслуживания и др., которые не позволяют использовать их в качестве основных навигационных систем в зонах отсутствия наземных средств управления воздушным движением при высокой плотности воздушного движения, а также при решении задач посадки.

Известными способами повышения точности и надежности навигационного обеспечения воздушных судов является комплексирование навигационных измерителей и совершенствование алгоритмов обработки информации.

Системный анализ особенностей построения и функционирования авиационной транспортной системы показывает, что современный интегрированный бортовой комплекс связи и навигации образует сложную нелинейную стохастическую динамическую систему переменной структуры. Вопросы системного анализа функционирования сложных динамических систем подробно рассмотрены в работах Блауберга И.В., Волковой В.Н., Мухопада Ю.Ф., Садовского В.Н. и др. Используемые в диссертации теоретико-методологические посылки информационного анализа и синтеза интегрированных систем связи и навигации систематизированы в работах Болдина В.А., Марюхненко B.C., Скрыпника О.Н. Алгоритмы комплексной обработки информации основываются на положениях научной теории оптимального построения интегрированных систем развитых в рамках ведущих научных школ Российской Федерации под руководством Тихонова В.И., Харисова В.Н. и Ярлыкова М.С. Оптимизация условий навигационного сеанса основывается на методах теории оптимального управления

системами, описанных в работах Воронова A.A., Красовского A.A., Сейджа Э.П., Тя-тюшкина А.И., Уайта Ч.С. и др.

Комплексное исследование вопросов навигационно-временного обеспечения воздушных судов показало, что для повышения точности определения координат необходимо дополнение глобального навигационно-временного поля, образованного спутниковой навигационной системой, локальным навигационно-временным полем, свободным от недостатков спутниковой навигации. В локальном навигационно-временное поле взаимодействующие объекты определяют свои координаты и одновременно выполняют функции навигационных опорных точек.

Для организации взаимодействия объектов в локальном навигационно-временном поле в перспективных комплексах бортового оборудования самолетов гражданской авиации предполагается использовать систему обмена данными, работающую в режиме многостанционного доступа с временным разделением каналов. Такая система обмена данными позволяет одновременно с осуществлением информационного обмена измерять дальности между взаимодействующими объектами авиационной транспортной системы (воздушными судами, наземными пунктами и т.д.) беззапросным псевдодальномерным методом и определять их местоположение. При этом точность определения координат воздушных судов будет в значительной степени зависеть от условий навигационного сеанса, прежде всего их взаимного положения и погрешностей определения собственных координат источниками информации.

В связи с этим актуальной задачей является разработка алгоритмов комплексной обработки информации и управления взаимным положением динамичных объектов авиационной транспортной системы с целью оптимизации условий навигационного сеанса в интересах повышения точности навигационного обеспечения различных этапов полета воздушных судов, включая этапы захода на посадку и посадки.

Объектом исследования являются интегрированные системы связи и навигации воздушных судов гражданской авиации на основе комплексной системы навигации и синхронной системы обмена данными.

Область исследовании - алгоритмы комплексной обработки навигационной информации и управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы.

Цель работы - повышение точности навигационного обеспечения воздушных судов путем применения алгоритмов комплексной обработки информации и оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы.

Задачи исследований:

1. Системный анализ проблем навигационного обеспечения подвижных объектов авиационной транспортной системы в условиях реализации концепций автоматического зависимого наблюдения и «свободный полет»;

2. Разработка математической модели подсистемы локальной навигации в составе интегрированного бортового комплекса связи и навигации;

3. Разработка критериев оптимизации условий навигационного сеанса;

4. Разработка алгоритмов комплексной обработки навигационной информации для подсистемы локальной навигации;

5. Разработка алгоритмов оптимального управления положением объектов авиационной транспортной системы для подсистемы локальной навигации;

6. Выполнение численного эксперимента по исследованию точностных характеристик подсистемы локальной навигации при решении задач самолетовождения и посадки с использованием синтезированных алгоритмов.

Методы исследования. При решении перечисленных задач в работе были использованы методы системного анализа, теории вероятностей и случайных процессов, статистического анализа и синтеза сложных систем, теории оптимальной фильтрации, теории оптимального управления, прикладные методы функционального анализа, методы матричного исчисления, методы имитационного статистического моделирования.

Достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы основана на адекватной постановке задач и корректном использовании применяемого математического аппарата, соответствии математических моделей навигационных измерителей, входящих в состав подсистемы локальной навигации, реальным физическим процессам, исследованным с помощью натурных экспериментов, согласованности полученных при проведении исследований частных результатов с положениями теории радионавигации и результатами, полученными ранее другими авторами.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе системного анализа проблемы повышения точности навигационного обеспечения объектов авиационной транспортной системы впервые предложена оптимизация условий навигационного сеанса;

2. Предложена методика оценки влияния переменных условий навигационного сеанса на точность определения координат объектов в подсистеме локальной навигации;

3. Синтезирован алгоритм комплексной обработки навигационной информации, получаемой при взаимодействии объектов авиационной транспортной системы применительно к локальному навигационно-временному полю;

4. Синтезированы алгоритмы повышения точности навигационного обеспечения путем оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы.

5. Предложены конфигурация и состав навигационных опорных точек относительно взлетно-посадочной полосы для обеспечения категорированной посадки с использованием системы локальной навигации.

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

1. Способы оптимизации условий навигационного сеанса объектов авиационной транспортной системы для повышения точности навигационного обеспечения;

2. Методика оценки влияния переменных условий навигационного сеанса на точность определения координат объектов в подсистеме локальной навигации;

3. Алгоритм комплексной обработки навигационной информации при взаимодействии объектов авиационной транспортной системы в локальном навигаци-онно-временном поле;

4. Алгоритмы повышения точности навигационно-временных определений путем оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы на основе предложенных критериев оптимизации;

5. Размещение и состав навигационных опорных точек относительно взлетно-посадочной полосы для обеспечения категорированной посадки с использованием системы локальной навигации на основе системы обмена данными;

6. Результаты исследований характеристик повышения точности оценивания координат подвижных объектов авиационной транспортной системы в различных уело-

виях функционирования подсистемы локальной навигации при решении задач самолетовождения и посадки синтезированными алгоритмами.

Практическая значимость работы:

1. Сформулированы рекомендации по организации взаимодействия объектов авиационной транспортной системы для достижения высокой точности навигационного обеспечения;

2. Определены состав и размещение навигационных опорных точек относительно взлетно-посадочной полосы для обеспечения категорированной посадки с использованием системы обмена данными;

3. Реализованы разработанные алгоритмы на уровне специализированного программного обеспечения бортовых вычислительных систем перспективных воздушных судов.

Внедрение результатов. Основные результаты и положения диссертационной работы внедрены в авиакомпании «ИрАэро», Иркутском филиале Московского государственного технического университета гражданской авиации, что подтверждено соответствующими актами.

Личный вклад автора. Результаты диссертационной работы, выносимые на защиту, принадлежат автору, что подтверждено публикациями в научных изданиях. Из 7 работ по теме диссертации 2 написаны без соавторов. Автору принадлежат методика оценки влияния переменных условий навигационного сеанса на точность определения координат объектов, критерии оптимизации условий навигационного сеанса и алгоритмы оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы, а также результаты исследований точностных характеристик синтезированных алгоритмов комплексной обработки навигационной информации и оптимального управления.

Апробация результатов. Результаты выполненных исследований докладывались на секции «Радиоэлектронные комплексы и системы» XV Всероссийской НТК, ИВВАИУ(ВИ), г.Иркутск, 2007г.; секции «Современные проблемы радиоэлектроники и связи» VIII Всероссийской НТК аспирантов и молодых ученых, ИрГТУ, г.Иркутск, 2009г.; секции «Авиационное радиоэлектронное оборудование» I НПК преподавателей , научных работников и аспирантов, ИФ МГТУ ГА, г.Иркутск, 2009г.; ежегодных научно-технических семинарах кафедры Авиационного радиоэлектронного оборудования Иркутского филиала МГТУ Г"А в 2009 - 2010 гг., ежегодных научных семинарах Иркутского ВВАИУ в 2007 - 2009 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ в российских научных журналах и других изданиях, в том числе 3 статьи опубликованы в изданиях, определенных ВАК РФ для публикации материалов диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка. Основная часть диссертации изложена на 143 страницах машинописного текста, в числе которых 41 рисунок и 6 таблиц. Библиографический список включает 139 наименований. Общий объем работы 157 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформированы проблема, цель и решаемые задачи, основные положения, выносимые на защиту,

практическая значимость полученных результатов, приводится краткое изложение содержания диссертации.

В первой главе диссертационной работы проведен системный анализ тенденций развития методов и средств навигационного обеспечения воздушных судов (ВС) и процессов управления воздушным движением (УВД), приведены требования к навигационному обеспечению этапов полета воздушного судна, определенные Российским радионавигационным планом.

Выполнение этих требований в условиях реализации разработанной международной организацией гражданской авиации (ИКАО) концепции - связь, навигация, наблюдение и организация воздушного движения (СЫЗ/АТМ), определяющей спутниковую систему навигации (ССН) в качестве основного средства навигации, является проблематичным ввиду ее низкой помехоустойчивости и недостаточной целостности. При этом в условиях штатного функционирования ССН точность определения навигационных параметров ВС удовлетворяет требованиям эксплуатантов авиационной транспортной системы при полетах по маршруту при невысокой плотности воздушного движения и некатегорированном заходе на посадку. Для повышения точности определения координат необходимо дополнение глобального навигационно-временного поля, образованного ССН, локальным навигационно-временным полем, свободным от недостатков спутниковой навигации. В локальном навигационно-временное поле взаимодействующие объекты определяют свои координаты и одновременно выполняют функции навигационных опорных точек.

Системный анализ тенденций развития бортовых средств навигации и УВД показал, что существенное улучшение их технических и эксплуатационных характеристик достигается путем интеграции в составе интегрированного бортового комплекса связи и навигации (ИБКСН) совместно с ССН, системы обмена данными (СОД) и инерциальной навигационной системы (ИНС), вертикальный канал которой демпфирован барометрическим высотомером (БВ), которые образуют подсистему локальной навигации.

Взаимодействующие объекты авиационной транспортной системы, оборудованные терминалами СОД, образуют многопозиционную радионавигационную систему в локальной системе координат (ЛСК), в которой автоматически решаются основные задачи навигационного обеспечения. Точность определения навигационно-временных параметров (НВП) в этой системе зависит от таких факторов, как геометрия взаимного расположения потребителя и источников навигационной информации, точность определения координат навигационных опорных точек (НОТ), дискретность выполнения измерений. Указанные факторы характеризуют условия навигационного сеанса в подсистеме локальной навигации. При этом задача определения координат объектов СОД сводится к известной задаче многопозиционной радиотехнической системы -фильтрации координат по наблюдению сигналов, принимаемых от синхронных НОТ с известным положением.

Использование в качестве НОТ подвижных объектов авиационной транспортной системы, обладающих степенями свободы изменения своего пространственного положения, позволяет управлять условиями навигационного сеанса. Это становится еще более актуальным в свете концепции организации воздушного движения «свободный полет», основанной на принципе зональной навигации, предусматривающей предоставление участникам воздушного движения возможности выбора режимов и траекторий полета в интересах повышения эффективности функционирования авиационной транспортной системы.

Во второй главе диссертационной работы рассмотрены принципы решения навигационных задач в ЛСК, особенности применения методов теории оптимальной фильтрации и оптимального управления в задаче оптимизации условий навигационного сеанса абонентов СОД, обоснована математическая модель подсистемы локальной навигации и синтезирован алгоритм комплексной обработки навигационной информации при взаимодействии объектов авиационной транспортной системы.

Для подсистемы локальной навигации ИБКСН при решении задач навигационного обеспечения выходными данными алгоритмов являются координаты объектов системы УВД в JICK. Выбор J1CK обусловлен удобством её применения для решения задач навигации в том случае, когда район полетов удален не более чем на несколько сотен километров от точки ее начала. Начало ЛСК может быть расположено в любой точке пространства и привязано к любому объекту сети, который является навигационным контроллером (ВПП аэродрома, пункту УВД или ВС). Наличие в системе геодезически привязанных НОТ позволяет осуществлять навигацию как в ЛСК, так и геодезической СК, а также обеспечивает стабильность положения ЛСК относительно Земли.

Навигациоино-временные определения (НВО) взаимодействующих абонентов СОД как в геодезической СК, так и в ЛСК осуществляется путем измерения псевдодальностей до НОТ и последующего решения системы уравнений вида:

Д = с • Дт* = fa -х,? + (у- у, )2 + (-" - )2 + с • Лтс, (1)

где D'- псевдодальность до i-й НОТ; Ат' - время распространения сигнала от источника навигационной информации; Дтс - ошибка синхронизации шкал времени; х, у, z - неизвестные координаты ВС, х„ у„ z, - координаты i-й НОТ в геоцентрической ЛСК, с - скорость распространения радиосигнала.

Использование в качесгве источников навигационной информации в подсистеме локальной навигации подвижных объектов авиационной транспортной системы, определяет необходимость учета их погрешностей в алгоритмах комплексной обработки информации (КОИ) при решении задачи оценивания фазовых координат определяющегося ВС. На основе анализа факторов, влияющих на точность определения НВП в подсистеме локальной навигации ИБКСН, разработана математическая модель погрешностей измерителей данной подсистемы, в виде динамической стохастической системы в пространстве состояний.

Выбор модели ИНС должен являться компромиссом между точностью описания реальной системы и сложностью ее математической модели. Решение задач навигации в ЛСК позволяет использовать упрощенную модель ИНС, ориентированную на сравнительно короткие интервалы времени.

Для подсистемы локальной навигации разработана математическая модель ИНС/БВ в ЛСК, погрешности которой образуют вектор состояния \г,шс = |&с,5у,5(^,5Vy,&h\, где 8х,ёу- погрешности счисления горизонтальных координат, Sh- ошибка измерения высоты БВ, 8Vx,8Vy- ошибки определения горизонтальных составляющих скорости, аппроксимированные стохастическими дифференциальными уравнениями вида, a(t) = -V(t)/Tv + -JlDv /7V wji), где '!\. - постоянная времени корреляции процесса V(t); Dv - дисперсия флуктуаций процесса V(t)\ wv(t) - возмущающий белый гауссовский шум (БГШ) с нулевым математическим ожиданием и единичной интенсивностью.

Модель ошибок измерения псевдодальности терминалом СОД ¡-го объекта при его взаимодействии с .¡-м объектом сети СОД имеет вид: £сол,/0= Н^^ОКобоХО + Код./О, где ЦС0Л1У(Г) - вектор ошибок измерений псевдодальностей до взаимодействующих объектов; Кс' - вектор шумов измерений дальностей; - матрица наблюдения.

Вектор состояния Хтсод..(/) = [Х^,, \Тсод А,

где

= ,5/;|; 5хс,,5тс; - ошибка синхронизации шкалы времени терминалов СОД ¡-го и >10 объектов; 8/, 8/, - относительные нестабильности частоты эталонов времени и частоты.

Математическая модель подсистемы локальной навигации при взаимодействии двух абонентов представлена системой векторно-матричных уравнений вида:

(О = ^ (1)1,] (0 + 0„ (/), (2)

1/0 = ^(0^(0 + ^(0, (3)

блочная матрица наблюдений, элементы которой определяются выражениями вида:

гд ея,,=|я; н- Н^, Н^

н:.=

щ, щ, дх, ду, 0 0 ад, ' н1, = щ йху до, ду, 0 0 дг} > //„„, = Нсод = |с

Г 1 ИНС; 0 0 0 ^инс/ 0 0 0

0 0 0 0 0 ^ 0 = 0 0 0 0 0 0

0 0 0 р а}д у 0 0 0 6 сад !

0|.

- блочные диагональные матрицы состояния системы и распределения возмущающих воздействий соответственно;

— ¡—у —г —т —I I7

=y>mcl,Kl,cj,"кcoдi>Koдj\ ~ вектор состояния в подсистеме локальной навигации.

При взаимодействии т объектов авиационной транспортной системы вектор состояния /-го абонента в подсистеме локальной навигации примет вид:

Г -1>"г 7 ^ хТ Г

Вектор наблюдения для ¡-го абонента примет вид:

!1 2

где ^'с0д'-Л'сод невязки наблюдений между <-м и остальными т-1 объектами сети СОД.

В выражениях (2), (3) IV, = У?

- вектор формирующих

кнс [, • • • •)'' инс т * сод ] Т

БГШ, Усод,(0 = \" вектор БГШ наблюдений.

Выражения (2) и (3) описывают функционирование подсистемы локальной навигации любого объекта СОД в пространстве состояний, что позволяет использовать их в алгоритмах комплексной обработки информации на основе расширенного фильтра Калмана.

В работе на основе модернизированного варианта комплексирования синтезирован алгоритм НВО в подсистеме локальной навигации, приставляющий собой расширенный фильтр Калмана, уравнения которого в дискетном времени с учетом комплексной обработки данных от навигационных измерителей имеют вид:

к„ = кнт\нХн1+vX.

где Rv - обобщенная корреляционная матрица ошибок; Hv- блочная матрица производных полезных сигналов от m используемых для навигационных определений объектов СОД по параметрам вектора состояния размерностью (ш*п); Vv - матрица дисперсий шумов наблюдения размерностью (m*m); - вектор экстраполированных ошибок измерения дальностей до используемых НОТ; kv = вектор экстрапо-

лированных оценок; Rv = FRvAF + экстраполированная корреляционная матрица ошибок.

Методами имитационного моделирования исследованы точностные характеристики оценок координат подвижных объектов авиационной транспортной системы в различных условиях функционирования подсистемы локальной навигации при использовании синтезированного алгоритма комплексной обработки навигационной информации. В системе УВД возможны два основных способа взаимодействия ВС: 1) автономное взаимодействие, когда нет наземных НОТ, а источниками навигационной информации являются ВС. При этом один из взаимодействующих ВС выбирается навигационным контролером и задает начало ЛСК, в которой остальные ВС выполняют навигационные определения; 2) когда навигационная задача решается по наземным и воздушным НОТ. Поэтому в работе получены результаты исследований возможных условий навигационного сеанса для представленных способов взаимодействия.

На рис. 1 показано изменение ошибки оценки местоположения ВС - абонента СОД, взаимодействующего с тремя НОТ - ВС, при условии выбора в качестве навигационного контроллера (НК) разных НОТ-ВС: если НК является НОТ№1, то точность определения местоположения абонента описывается кривой 2 и составляет порядка 185 м; если НОТ №2, то кривой 3 и составляет 145 м, т.е. в данном случае точность выше в 1,3 раза; если HOT№3, то кривой 4 и составляет 160 м, т.е. в данном случае точность выше в 1,15 раза. При этом геометрия навигационного сеанса остается неизменной, все НОТ определяют свои координаты с погрешностями. Кривая 1 отражает точность оценки местоположения абонента СОД при условии отсутствии ошибок определения координат НОТ.

Из рис. 1 видно, что наличие неопределённости определения собственных координат НОТ, снижает точность оценивания координат определяющегося абонента СОД. Максимальная точность оценок координат определяющегося абонента СОД отмечается при точном определении НОТ собственных координат и составляет 2сг=50 м. Следовательно, точность определения местоположения зависит от выбора навигационного контроллера.

и

На рис. 2. показана динамика радиальной ошибки определения координат определяющегося ВС - абонента СОД в условиях изменяющейся геометрии навигационного сеанса для ситуаций: 1) взаимодействующие абоненты СОД движутся без изменения взаимного пространственного положения с течением времени на одной высоте; 2) НОТ №2 совершает маневр (уменьшение скорости движения на 25 %); 3) НОТ №2 совершает маневр (увеличение скорости движения на 25 %). Радиальная среднеквадратичная ошибка определения координат для ситуации №1 (кривая 1) в процессе исследования составляет порядка 88 м , для ситуации №2 (кривая 2) 42 м, т.е. в данном случае точность повысилась в 2 раза, для ситуации №3 (кривая 3) 114 м, т.е. в данном случае маневрирование привело к уменьшению точности в 1,3 раза.

д \2

--Г--1— ......L !___ ~i7

[ ; ! 1 ; ! г

; i i ! i i ! !

О 20 40 60

100 120

t,C

Рис. 1. Погрешность оценки местоположения абонента СОД в зависимости от выбора навигационного контролера

Рис. 2. Погрешность оценки местоположения абонента СОД при изменении взаимного положения НОТ

Из представленных результатов следует, что условия навигационного сеанса в подсистеме локальной навигации СОД и ИНС зависят от точности определения координат НОТ, выбора конкретной НОТ в качестве навигационного контролера и взаимного пространственного расположением абонентов системы.

Поэтому возникает задача оптимизации условий навигационного сеанса, которая включает в себя разработку методики оценки влияния переменных условий навигационного сеанса на точность определения координат объектов в подсистеме локальной навигации и синтеза алгоритмов повышения точности навигационно-временных определений объектов авиационной транспортной системы. Эта задача может быть решена методами теории оптимального управления путем оптимизации взаимного перемещения взаимодействующих объектов сети СОД и оптимизации их размещения относительно друг друга. При этом важнейшим вопросом является выбор критерия оптимизации условий навигационного сеанса определяющегося ВС в подсистеме локальной навигации.

В третьей главе диссертационной работы предложена методика оценки влияния переменных условий навигационного сеанса на точность определения координат объектов в подсистеме локальной навигации, на основании которой разработаны критерии оптимизации условий навигационного сеанса. Методами теории оптимального управления синтезированы алгоритмы повышения точности навигационного обеспечения путем оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы, показана работоспособность синтезированных алгоритмов.

Методика оценки влияния переменных условий навигационного сеанса на точность определения координат объектов основана на известной зависимости точности определения местоположения объекта дальномерным (псевдодальномёрным) методом от его положения относительно НОТ, в нашем случае - подвижных абонентов

СОД (источников информации). Для оценки влияния взаимного положения НОТ и определяющегося абонента СОД на точность НВО широко используется коэффициент геометрии Кг (ГФ), при равноточных измерениях псевдодальностей, удовлетворяющий выражению:

Кроме этого в задачах оценивания динамических стохастических систем точность численного решения зависит от состава, количества наблюдаемых сигналов и продолжительности времени наблюдения. Характеристикой указанной точности является «мера наблюдаемости» Г = Н(1)ГН(1)А1. Для практического использования

т

вводят понятие детерминанта матрицы Грама ёаГ = (1е1|#(0 //, который чис-

Ч

ленно характеризует площадь, «охватываемую» фазовой траекторией вектора наблюдений на интервале оценивания (До, 1у). Чем больше величина с1е1 Г, т.е. величина «меры наблюдаемости», тем выше точность оценки переменных вектора состояния, в нашем случае - вектора состояния определяющегося абонента СОД.

Таким образом, предложенная в работе методика оценки влияния переменных условий навигационного сеанса на точность определения координат при взаимодействии объектов основана на использовании «меры наблюдаемости» и ГФ в качестве критериев оптимизации условий навигационного сеанса, которые в процессе организации управления могут рассматриваться как показатели эффективности управления.

Любой из абонентов СОД может выступать в качестве объекта управления (ОУ), что обуславливает потенциальную возможность оптимизации условий навигационного сеанса в подсистеме локальной навигации. В общем случае данная задача является задачей синтеза, цель которой - получение алгоритмов функционирования подсистемы локальной навигации, наилучших (оптимальных) в соответствии с выбранным критерием.

В работе решение поставленной задачи основано на следствии теоремы разделения (статистической эквивалентности), из которого следует возможность объединения результатов теории линейной и квазилинейной фильтрации случайных процессов и детерминированной теории синтеза оптимальных регуляторов.

Использование следствия теоремы разделения позволяет свести анализ процессов в нелинейной динамической системе СОД к двум самостоятельным задачам: оценивания фазовых координат абонентов СОД с использованием методов нелинейной фильтрации и оптимального управления их местоположением на основе методов теории оптимального управления в соответствии с заданным показателем качества функционирования системы и с учетом ограничений на параметры управления.

Системный анализ методов оптимального управления системами показывает, что решение задачи оптимизации условий навигационного сеанса абонентов СОД может быть получено при использовании нелинейных методов оптимизации и метода динамического программирования. Это объясняется особенностями организации и функционирования исследуемой системы, а также особенностями используемых в работе методов её анализа (имитационное моделирование на ПЭВМ).

На основе теории оптимального управления синтезируем алгоритмы оптимизации условий навигационного сеанса объектов авиационной транспортной системы. Введем ¿-мерный вектор управляющих воздействий и„ = , под которым

будем полагать вектор управления движением динамических объектов СОД в момент времени <„. В общем случае к<т, т.е. организуется управления местоположением части абонентов СОД образующих взаимодействующую группу. Отдельные компоненты вектора управления также являются векторными величинами размерности г, равной числу физически реализованных каналов управления динамикой конкретного абонента СОД.

Уравнение наблюдения для определяющегося абонента в этом случае можно представить в виде = + Усод„, где - ш-мерный вектор наблюдений,

Я„(ну)- матрица наблюдений, /и-мерный вектор дискретных взаимно независимых БГШ наблюдений с нулевыми математическими ожиданиями и матрицей дисперсий V,,,.

Оптимальное управление иу = йг(<) расположением располагаемой совокупности абонентов СОД, при котором достигается экстремум среднего значения функционала текущих потерь Jv = Л/ {Су , л„, ¡7„) |, при нахождении управления в текущий момент времени (локальный критерий) или в конечный момент време-

ни^ = Л/|^С,,(^„Д1,,г7>,)| , с учетом всего переходного процесса (интегральный

критерий), должно удовлетворять условию физической реализуемости '), V = 1,0 и ограничениям на его допустимые значения |и,| < «/0, (М,...,г;

и,о=сопи). При этом С„(я.„, Ау, «„) - заданная неотрицательно определённая функция, характеризующая условия навигационного сеанса в момент времени При использовании квадратичного критерия оптимизации:

сД^Х "„)= (х„ -£,.) ге ^ - ху)> (4)

где - истинное значение вектора состояния определяющегося абонента СОД в момент времени („ Ху - оценка вектора состояния, формируемая в результате комплексной оптимальной обработки информации, 0 - неотрицательно определенная матрица штрафов.

Математическое ожидание данной функции по /ч, равно

^{сД^Х.й^гфл,..}, (5)

где - значение корреляционной матрицы ошибок фильтрации в момент времени /У.

Так как 0 - заданная неотрицательно определенная матрица штрафов, минимизация функционала текущих потерь, исходя из (5), достигается при минимуме значения корреляционной матрицы ошибок фильтрации в текущий момент

л;1 = (р.я^р/ + 1 + //лй„)гк;'я„(йу). (6)

Таким образом, задача состоит в отыскании оптимального управления, которое минимизирует значение ковариационной матрицы ошибок фильтрации. Поиск оптимального управления может быть сведен к детерминированной задаче путем нахождения матрицы Я„ в точках известной (заранее рассчитанной) траектории, т.е. в предположении, что динамика абонентов СОД известна заранее. Это оправдано, поскольку синтез алгоритмов комплексной обработки информации в данной работе выполнен при линеаризации уравнений наблюдений путем разложения в ряд Тейлора в

окрестности номинальной, т.е. заданной траектории, что позволяет использовать в работе следствие теоремы разделения.

Вектор управления йу в выражении (6) влияет только на значение второго сла-

_ т -1 _

гаемого #(ы„) Vv H(uv) . Следовательно, минимизация корреляционной матрицы ошибок фильтрации за счет организации управления динамикой НОТ в момент времени /„ достигается при максимуме слагаемого Н(й,)Т Vv ]H(uv) , которое рассматривается в качестве функции стоимости.

Оптимальное управление м„ на каждом шаге находится из условия максимума _ т -1 _

функции detЯ(м„) Vv H(uv) , т.е. максимума «меры наблюдаемости»:

и = arg max (det(// (м„ )т H(uv))). (7)

"v

Выражение (7) определяет решающее правило для алгоритма локальной оптимизации.

В работе для нахождения оптимального управления при локальной оптимизации использовался метод прямого поиска, что обусловлено простотой реализации данного метода при моделировании на ПЭВМ.

Для решения поставленной задачи с использованием интегрального критерия оптимизации, минимизируем суммарный функционал потерь

u,"=max'l{j), (8)

«I е(/

где J - суммарный функционал потерь; U - область допустимых значений вектора управления.

Из (7) суммарный функционал потерь для оптимизируемой системы принимает

вид

J = det (H{uN)TH(uN)) + 1«1е1(Я(й, f Н(и,)). (9)

i=0

Поставленная задача решается методом динамического программирования. При этом промежуточные результаты вычислений вектора управления в момент времени tv, определяются методом прямого поиска.

Применение синтезированных алгоритмов рассмотрим на примере взаимодействия определяющегося абонента СОД и двух абонентов СОД выполняющих функции НОТ, которые определяют свои координаты с заданной погрешностью. Взаимодействующие абоненты СОД, с целью оптимизации условий навигационного сеанса определяющегося абонента, могут совершать маневр по скорости и по курсу.

Результаты исследования погрешностей (2с) оценки координат х и у определяющегося абонента при автономном взаимодействии с тремя НОТ - ВС для ситуаций: 1) отсутствия управления динамикой НОТ (кривые 1); 2) наличии оптимального управления динамикой одной НОТ по скорости рассчитанной по локальному критерию (кривые 2); 3) оптимальном управлении одной НОТ по скорости рассчитанном по интегральному критерию (кривые 3) представлены на рис.3, 4. При оптимальном управлении положением одной из НОТ ошибки оценки координат определяющегося абонента составляют 2ох =40 м, 2<ту=36 м при локальной и 2ах =28 м , 2ау=30 м при интегральной оптимизации.

- 120 2a.i,.u

'100 80 60 40 20

V

—

N , i, а......J

-X 1 -S I

'Ч v 1

1 i i .1 « .. i

0 10 20 30 <10 Рис. 3. Погрешность оценки координаты х определяющегося абонента СОД

0 10 20 30 40 Рис. 4. Погрешность оценки координаты у определяющегося абонента СОД

!,с

Изменение «меры наблюдаемости» и горизонтального геометрического фактора для рассмотренных ситуаций показано на рис. 5, 6. На рис.7 представлен закон управления скоростью НОТ (У0 - номинальное значение скорости) при управлении рассчитанном по локальному критерию (кривая 1) и интегральному критерию (кривая 2).

Гху Г

' I 0.5^

0.4 г

05 0.2 h 0.1 f

¡ S 1 i 1 i

2 ^ !

! Jr <i ; 1 i 1 i

i ! 1

¡ : t i ^J

К.ху

о 10 20 30 40 1,с Рис.5 Изменение «меры наблюдаемости»

1 : 1 j i i

......_.j

\ | i i [ \з ! ¡ 1

¡ i - ! t | 1 J

i i ] ;

0 10 20 30 40 1С Рис.6 Изменение геометрического фактора

На рис. 8 представлены результаты исследований работоспособности синтезированных алгоритмов для ситуаций: отсутствия управления (кривая 1); управление скоростью определяющегося абонента СОД (кривая 2); управление динамикой определяющегося абонента по курсу (кривая 3). Законы управления рассчитаны по локальному критерию оптимизации в соответствии с правилом (7). Ошибка оценки координат определяющегося абонента составляет 2ст =120 м при отсутствии управления, 2о =75 м при управлении скоростью, т.е. точность улучшилась в 1,6 раз, 2а =50 м при управлении курсом определяющегося абонента, точность возросла в 2,4 раза.

- 250f

2Ог.,л

200¡4

150-

50"

j—-г Л\ !

y

J.

> V ■

i \ 2/

L. | \3

10 20 ЗЭ 40 Рис.7 Закон управления скоростью НОТ

0 Ю 20 30 40 1,0

Рис. 8 Погрешность оценки местоположения при управлении динамикой определяющегося абонента СОД

Динамика изменения «меры наблюдаемости» и коэффициента геометрии в горизонтальной плоскости для исследуемых ситуаций представлены на рис. 9, 10 (кривые 1,2, 3 соответственно).

К ху \ 6

1

! / \L

у'

<т V: _

; I4——

| i j \з

i i

10 20 30 40

10

20

30

40

t,c

Рис.9 Изменение «меры наблюдаемости» Рис. 10 Изменение геометрического фактора

Закон управления скоростью определяющегося абонента (У0 - номинальное значение скорости) представлен на рис.11. Рис. 12 отражает закон управления курсом <р определяющегося абонента при управлении его положением относительно НОТ.

V/Vo 125 I

0.75: 05 0.25

£

20

.30

40

Чс

Рис. 11 Закон управления скоростью определяющегося абонента СОД

0 10 20 30 40 Рис. 12 Закон управления курсом определяющегося абонента СОД

Результаты проведенных исследований подтвердили работоспособность синтезированных алгоритмов оптимального управления условиями навигационного сеанса. Организация оптимального взаимодействия объектов сети СОД позволяет существенно повысить качество НВО определяющего абонента. В общем случае организация оптимального управления по курсу более эффективна по сравнению с оптимальным управлением скоростью ОУ. Внедрением в систему управления авиационной транспортной системы принципов зональной навигации расширяет возможность применения синтезированных алгоритмов на практике.

В четвертой главе диссертации рассмотрено применение подсистемы локальной навигации ИБКСН, реализующей синтезированные алгоритмы, на примере решения задачи полета по маршруту и посадки на аэродром Иркутск. Предложены конфигурация и состав НОТ относительно взлетно-посадочной полосы для обеспечения ка-тегорированной посадки ВС на аэродром Иркутск с использованием системы локальной навигации на основе СОД.

На рис.13, 14, 15 показано изменение максимальных (2а) ошибок оценки координат х, у и z соответственно для случаев, когда определяющегося абонент: движется без изменения скорости движения (кривые 1); совершает маневр (уменьшение скоро-

сти движения на 25 %) (кривые 2); совершает маневр (увеличение скорости движения на 25 %) (кривые 3); совершает оптимальный маневр, рассчитанный по локальному критерию (кривые 4).

2оь.и

50 1Ю 150 2С0 Рис. 13 Погрешность оценивания координаты х

0 Я ICO 150 200 Рис. 14. Погрешность оценивания координаты у

Законы управления скоростью определяющегося абонента для рассматриваемых ситуаций представлены на рис.16.

V/ Уо--г-----Т---

Ш1ХП1

о 33 1С0 150 200 Рис. 15. Погрешность оценивания высоты z

0 " 5(Г~ 100 150 5» 10

Рис. 16. Закон управления скоростью определяющегося абонента

Исследования точности подсистемы локальной навигации при полете по маршруту проведены для следующих исходных данных: СКО определения начальных горизонтальных координат абонентов по данным ИНС - 2500 м; СКО определения координаты высоты баровысотомером - 300 м; СКО измерения псевдодальности терминалом СОД- 10 м; СКО начальной синхронизации ШВ - 0,1 мкс; дискретность измерений псевдодальности - 0,1 мкс.

Полученные результаты показывают, что СКО оценки плановых координат определяющегося абонента составляет около 100 м в конце интервала исследований, что существенно лучше, чем точность оценки его ИНС. Оптимальное маневрирование определяющегося абонента позволяет улучшить условия навигационного сеанса и, следовательно, повысить точность определения координат при навигационных определениях в локальном навигационном поле, образованном взаимодействующими абонентами СОД.

Для решения задачи посадки с помощью подсистемы локальной навигации ИБКСН предложено использовать посадочные НОТ, оборудованные терминалами СОД. Так как координаты посадочных НОТ известны в локальной СК, связанной с ВПП аэродрома, измерение псевдодальностей до них позволяет определять в ней же координаты абонента, совершающего посадку, на основе нсевдодальномерного метода и рассчитывать отклонения от заданной посадочной траектории (глиссады).

Для достижения наилучших точностных характеристик в заданных точках посадочной траектории необходимо решить задачу определения потребного количества и рационального размещения НОТ. Эта задача может быть решена с использованием методов теории оптимального управления при введении вектора й = (й„й2,.„ Отправления размещением посадочных НОТ, где т-число НОТ, размещение которых подлежит оптимизации, щ = )Г - координаты размещения ¡-ой НОТ. В качестве показателя качества принимается максимум «меры наблюдаемости» в фиксированной точке траектории посадки (начало визуальной видимости).

Для нахождения оптимального размещения НОТ использовался метод прямого поиска и локальный критерий оптимизации.

Результаты исследований, характеризующие изменение расчетных СКО (кривые 1) оценок по координатам х (2а), у (2а), г (2а) и ошибки оценивания х=х-х, у = у — у, : = : - : (кривые 2) при совершении посадки абонента на аэродром Иркутск представлены на рисунках 17 и 18.

2а *

Х.м

V1

! Г

/

ю а)

20

1,км

Рис. 17. Погрешности определения координат х (а), у (6) при посадке.

¿О:, я

Л. II 20

Посадка осуществляется при взаимодействии с четырьмя НОТ, из которых, две НОТ расположены в районе начала ВПП и симметрично смещены относительно ее оси на 1000 м, третья НОТ находится на оси ВПП на удалении от её начала (490 м) рассчитанном с помощью алгоритма оптимального управления, а роль четвертой НОТ выполняет динамичный абонент (воздушное судно) ожидающий очереди на посадку в зоне ожидания (над пос. Никольск). На рисунках L - расстояние от точки начала снижения, расположенной на удалении 19.9 км от начала ВПП.

Исходные данные моделирования следующие: СКО определения начальных горизонтальных координат подвижных абонентов по данным ИНС - 150 м; СКО определения координат высоты ба-ровысотомером - 10 м; СКО измерения псевдодальности терминатом СОД- 5 м; СКО начальной синхронизации ШВ - 0,1 мкс; дискретность измерений псевдодальности - 0,1 мкс.

Рис. 18. Погрешность определения высоты z при посадке.

1 I 1

\ \i

s , L ч i

V Aw''V ■V * ; V *>\f''

д i

1

J L.km

На рис. 19 показано изменение «меры наблюдаемости» Г и коэффициента геометрии К в процессе посадки в горизонтальной (кривые 1) и вертикальной (кривые 2) плоскостях.

Г

1

0.8 0.6 0.4 02 0

; 1 гч i

\ : /

1 / -

i 1

!

Л J_1

а)

20

L.km

L.km

Рис. 19. Изменение «меры наблюдаемости» (а) и коэффициента геометрии (б) при посадке.

Проведенные исследования показали целесообразность использования подсистемы локальной навигации для решения задачи посадки. Минимальные значения СКО опенки координат вдоль траектории посадки составляют £^=1.6 м, а„=1.9м. <т-=3.6 м, что соответствует системе посадки III категории по боковой ошибке и превосходит барометрический высотомер по точности определения высоты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная научная задача оптимизации условий навигационного сеанса имеющая существенной практическое значение для организации взаимодействия объектов авиационной транспортной системы.

При решении получены следующие основные результаты:

1. Разработан алгоритм комплексной обработки информации при взаимодействии объектов авиационной транспортной системы в локальном навигационно-временном поле на основе методов системного анализа и оптимального оценивания сложных динамических систем;

2. Разработана методика анализа влияния переменных условий навигационного сеанса на точность определения координат объектов в подсистеме локальной навигации;

3. Разработаны алгоритмы оптимизации условий навигационного сеанса объектов авиационной транспортной системы для повышения точности навигационного обеспечения на основе методов теории оптимального управления. Показано рациональное взаимодействие объектов авиационной транспортной системы для достижения высокой точности навигационного обеспечения;

4. Исследованы характеристики синтезированных алгоритмов повышения точности оценивания координат подвижных объектов авиационной транспортной системы в различных условиях функционирования подсистемы локальной навигации при решении задач самолетовождения и посадки;

5. Установлено, что применение синтезированных алгоритмов приводит, в зависимости от конкретных условий навигационного сеанса, к повышению точности оценки координат объектов авиационной транспортной системы для исследуемых ситуаций в среднем на 28%;

6. Определены конфигурация и состав навигационных опорных точек относительно взлетно-посадочной полосы для обеспечения категорированной посадки с использованием системы локальной навигации на основе системы обмена данными.

СПИСОК

работ, опубликованных по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных ВАК России для публикации материалов диссертационных работ:

1. Слепченко А.П. Повышение точности определения координат воздушного судна при оптимизации размещения посадочных навигационных опорных точек. Вестник Иркутского государственного технического университета, №4,2009.

2. Скрыпник О.Н., Ерохин В.В., Слепченко А.П. Оптимизация условий навигационного сеанса для повышения точности навигационно-временных определений в локальной системе координат. Научный вестник МГТУ ГА, №159(9), 2010.

3. Скрыпник О.Н., Ерохин В.В., Слепченко А.П. Принципы управления условиями навигационного сеанса при взаимодействии объектов в сети синхронной системы обмена данными. Научный вестник МГТУ ГА, №159(9), 2010.

В других изданиях:

1. Слепченко А.П., Ерохин В.В., Современное состояние и перспективы развития радионавигационных систем и комплексов. Материалы XV Всероссийской Научно-технической конференции. Научно-технический сборник. Часть I. - Иркутск: ИВВАИУ (ВИ), 2007.

2. Слепченко А.П., Скрыпник О.Н., Ерохин В.В. Исследование точностных характеристик системы посадки на основе синхронной системы обмена данными. // В сб.: Современные проблемы радиоэлектроники и связи. Материалы VIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Иркутск: ИрГТУ, 2009.

3. Слепченко А.П. Исследование условий навигационного сеанса группы абонентов ССОД в процессе их взаимодействия. // В сб.: Актуальные проблемы развития авиационной техники и методов её эксплуатации-2009. Сборник трудов Научно-практической конференции студентов и аспирантов. 7 мая 2009г.- Иркутск.: ИФ МГТУ ГА, 2009.

4. Слепченко А.П., Ерохин В.В. Оптимизация условий навигационного сеанса на основе синтеза алгоритма управления движением ВС по курсу. В сб.: Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации России. Сборник трудов 1-й Научно-практической конференции преподавателей, научных работников и аспирантов. 26 ноября 2009г.- Иркутск: ИФ МГТУ ГА, 2009.

Подписано в печать 20.05.11 г. Печать трафаретная Формат 21 х29/2

_20 печ.л. Заказ №146 Тираж 100 экз._

Иркутский филиал Московского государственного технического университета гражданской авиации 664047, г. Иркутскул. Коммунаров, дЗ Редакционно-издателъский отдел 664050, г Иркутск ул. Байкальская, д261 «А»

Введение

1. Системный анализ проблем повышения точности навигационного обеспечения подвижных объектов авиационной транспортной системы

1.1. Системный анализ как метод решения задач управления транспортными системами

1.2. Современные тенденции развития систем самолётовождения и УВД

1.3. Анализ требований к точности навигационных определений объектов авиационной транспортной системы при решении задач УВД

1.4. Особенности применения подсистемы локальной навигации для решения навигационных задач самолетовождения и УВД

Выводы по главе

2. Математические модели навигационных измерителей и алгоритм комплексной обработки навигационной информации при взаимодействии объектов авиационной транспортной системы в локальном навигационно-временном поле

2.1. Принципы решения навигационных задач в подсистеме локальной навигации

2.2. Особенности применения методов теории оптимального оценивания и оптимального управления в задаче оптимизации условий навигационного сеанса абонентов СОД/ИНС/БВ

2.3. Математические модели навигационных измерителей в локальном навигационно-временном поле 61 2.3.1 Математическая модель автономных навигационных измерителей ИНС/БВ

2.3.2. Математическая модель канала измерения дальности СОД

2.3.3. Математическая модель подсистемы локальной навигации ССОД/ИНС/БВ

2.4. Синтез алгоритма комплексной обработки навигационной информации при взаимодействии объектов авиационной транспортной системы в локальном навигационно-временном поле

2.5. Исследование точностных характеристик синтезированного алгоритма 76 Выводы по главе

3. Алгоритмы повышения точности навигационного обеспечения путем оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы

3.1. Методика оценки влияния переменных условий навигационного сеанса на точность определения координат объектов в подсистеме локальной навигации

3.2. Выбор численного метода решения задачи оптимизации условий навигационного сеанса

3.3. Синтез алгоритмов оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы 98 3.3.1 Постановка задачи оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы

3.3.2. Синтез алгоритмов оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы на основе локального критерия

3.3.3. Синтез алгоритмов оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы на основе интегрального критерия JQ

3.4. Ограничения на параметры управления в подсистеме локальной навигации

3.5. Исследование точностных характеристик синтезированных алгоритмов 114 Выводы по главе

4. Исследование вопросов применения синтезированных алгоритмов для решения задач самолетовождения и посадки

4.1. Применение алгоритмов оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы при решении задачи самолетовождения по маршруту

4.2. Применение алгоритмов оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы при решении задачи посадки 131 Выводы по главе 4 139 Заключение 140 Список сокращений 142 Библиографический список

Актуальность работы. Авиационная транспортная система (АТС) является одной из важнейших компонент транспортной системы России и вносит существенный вклад в развитие экономики страны. Доля пассажирских и грузовых перевозок, осуществляемых авиационным транспортом, в последнее десятилетие неуклонно повышается и достигает до 50% в районах Сибири, Севера и Дальнего Востока, которые, в свою очередь, и в совокупности составляют около 70% территории страны. Так, например, в 2008 году отечественными авиаперевозчиками перевезено 49,8 миллионов пассажиров, что на 10,4% больше, чем в 2007 году. Объем перевозок почты и грузов возрос на 6,4% и составил 779 тысяч тонн [21].

Одним из направлений повышения эффективности авиационной транспортной системы является совершенствование системы организации и управления воздушным движением (УВД), базирующееся на внедрении разработанной международной организацией гражданской авиации (ИКАО) концепции — связь, навигация, наблюдение и организация воздушного движения (CNS/ATM) основанной на концепции автоматического зависимого наблюдения (АЗЫ) и ее дальнейшего развития Free Flight - "свободный полёт", основанной на принципе зональной навигации [64, 66, 139].

АЗН (контрактного АЗН-К и радиовещательного АЗН-В типа) представляет собой вид обслуживания воздушного движения, когда ВС в автоматическом режиме передают по линии передачи данных (ЛПД) информацию о своем местоположении и другую информацию, полученную с помощью бортовых навигационных систем. При этом основными проблемами, определяющими безопасность и эффективность функционирования системы УВД, являются погрешности определения местоположения воздушных судов (ВС) и возможности системы связи по передаче необходимого объема информации.

Концепция «свободный полет» позволяет воздушному судну выполнять полет по выбираемой экипажем оптимальной для данных условий воздушной обстановки траектории при взаимодействии с другими воздушными судами и объектами системы управления воздушным движением [139]. При этом появляется возможность более эффективного использования структуры воздушного пространства, повышения экономичности и надежности функционирования авиационной транспортной системы, что позволит сократить расходы её экс-плуатантов.

Это определяет высокие требования, предъявляемые к качеству навига-ционно-временного обеспечения воздушных судов - основных объектов авиационной транспортной системы.

Согласно существующей концепции автоматического зависимого наблюдения повышение точности определения навигационно-временных параметров воздушных судов при зональной навигации предполагается обеспечить путем использования спутниковых систем навигации (ССН) [91, 139]. Существующие ССН второго поколения создают достаточно точное глобальное нави-гационно-временное поле, что позволяет решать основные задачи самолетовождения на воздушных трассах и в зоне аэродромов с требуемым уровнем безопасности полетов. Между тем, ССН имеют ряд существенных недостатков, — низкая помехозащищенность, нарушения целостности навигационного обеспечения, неудовлетворение требованиям по эксплуатационной готовности и непрерывности обслуживания и др., которые не позволяют использовать их в качестве основных навигационных систем в зонах отсутствия наземных средств УВД при высокой плотности воздушного движения, а также при решении задач посадки. [20, 25, 38, 80, 128]

Известными способами повышения точности и надежности навигационного обеспечения ВС является комплексирование навигационных измерителей и совершенствование алгоритмов обработки информации.

Системный анализ особенностей построения и функционирования авиационной транспортной системы показывает, что современный интегрированный бортовой комплекс связи и навигации образует сложную нелинейную стохастическую динамическую систему переменной структуры. Вопросы системного анализа функционирования сложных динамических систем подробно рассмотрены в работах Блауберга И.В., Волковой В.Н., Мухопада Ю.Ф., Садовского В.Н. и др. [13, 59]. Используемые в диссертации теоретико-методологические посылки информационного анализа и синтеза интегрированных систем связи и навигации систематизированы в работах Болдина В.А., Ма-рюхненко B.C., Скрыпника О.Н. [51, 54, 57, 58, 83, 87, 89]. Алгоритмы комплексной обработки информации основываются на положениях научной теории оптимального построения интегрированных систем развитых в рамках ведущих научных школ Российской Федерации под руководством Тихонова В.И., Хари-сова В.Н. и Ярлыкова М.С. [5, 32, 104-107, 112-118, 123-127]. Оптимизация условий навигационного сеанса основывается на методах теории оптимального управления системами, описанных в работах Воронова A.A., Красовского A.A., Сейджа Э.П., Тятюшкина А.И., Уайта Ч.С. и др. [18, 19, 39, 40, 41, 78, 79, 110].

Комплексное исследование вопросов навигационно-временного обеспечения ВС показало, что для повышения точности определения координат необходимо дополнение глобального навигационно-временного поля, образованного ССН, локальным навигационно-временным полем, свободным от недостатков спутниковой навигации. В локальном навигационно-временное поле взаимодействующие объекты определяют свои координаты и одновременно выполняют функции навигационных опорных точек (НОТ).

Для организации взаимодействия объектов в локальном навигационно-временном поле в перспективных комплексах бортового оборудования самолетов гражданской авиации предполагается использовать систему обмена данными (СОД), работающую в режиме многостанционного доступа с временным разделением каналов. Такая СОД позволяет одновременно с осуществлением информационного обмена измерять дальности между взаимодействующими объектами АТС (воздушными судами, наземными пунктами и т.д.) беззапросным псевдодальномерным методом и определять их местоположение[80-81, 84, 92]. На основе СОД в ограниченной области воздушного пространства может быть создано локальное навигационно-временное поле, источниками информации в котором являются стационарные и динамические НОТ (наземные станции, другие ВС), работающие в единой шкале времени (НТВ) и использующие каналы обмена данными. При этом точность определения координат ВС будет в значительной степени зависеть от условий навигационного сеанса, прежде всего их взаимного положения и погрешностей определения собственных координат источниками информации. [35, 57, 82, 86]

Следовательно, повышение точности и надежности навигационного обеспечения ВС возможно комплексированием в составе интегрированного бортового комплекса связи и навигации (ИБКСН) совместно с ССН, системы обмена данными и инерциальной навигационной системы (ИНС), вертикальный канал которой демпфирован барометрическим высотомером (БВ), которые образуют подсистему локальной навигации. [27, 44]

Анализ особенностей построения подсистемы локальной навигации показывает, что абоненты СОД в процессе своего взаимодействия образуют сложную нелинейную стохастическую динамическую систему. Представление подсистемы локальной навигации в пространстве состояний позволяет проводить системный анализ и на его основе реализовывать алгоритмы повышения эффективности функционирования системы. Наличие в системе объектов имеющих степени свободы своего передвижения определяет потенциальную возможность оптимизации условий навигационного сеанса для повышения точности навигационного обеспечения объектов авиационной транспортной систем.

В связи с этим актуальной задачей является разработка алгоритмов комплексной обработки информации и управления взаимным положением динамичных объектов авиационной транспортной системы с целью оптимизации условий навигационного сеанса в интересах повышения точности навигационного обеспечения различных этапов полета воздушных судов, включая этапы захода на посадку и посадки.

Объектом исследования являются интегрированные системы связи и навигации воздушных судов гражданской авиации на основе комплексной системы навигации и синхронной системы обмена данными.

Область исследования - алгоритмы комплексной обработки навигационной информации и управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы.

Целью работы является повышение точности навигационного обеспечения воздушных судов путем применения алгоритмов комплексной обработки информации и оптимального управления взаимным положением объектов авиационной транспортной системы.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

Выводы по главе 4

1. Путем цифрового моделирования показана работоспособность синтезированных алгоритмов при решении задачи самолетовождения по маршруту с использованием подсистемы локальной навигации. СКО оценки плановых координат определяющегося абонента составляет около 100 м, что существенно лучше, чем точность оценки его ИНС. Управление выбором НК и организация оптимального маневрирования ВС позволяет улучшить условия навигационного сеанса и повысить точность определения отдельных координат потребителя при навигационных определениях в локальном навигационном поле до 30 % по сравнению с отсутствием оптимального управления.

2. Проведенные исследования показали целесообразность использования подсистемы локальной навигации для решения задачи посадки на аэродром Иркутск. Лучшие результаты оценки координат достигаются при совместном использовании наземных и воздушных НОТ и решении задачи оптимального размещения НОТ. Минимальные значения СКО оценки координат вдоль траектории посадки составляют ах=1.6 м, сту=\ .9 м, <т-=3.6 м, что соответствует системе посадки III категории по боковой ошибке и превосходит барометрический высотомер по точности определения высоты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная научная задача оптимизации условий навигационного сеанса имеющая существенной практическое значение для организации взаимодействия объектов авиационной транспортной системы.

При решении получены следующие основные результаты:

1. Разработан алгоритм комплексной обработки информации при взаимодействии объектов авиационной транспортной системы в локальном нави-гационно-временном поле на основе методов системного анализа и оптимального оценивания сложных динамических систем;

2. Разработана методика анализа влияния переменных условий навигационного сеанса на точность определения координат объектов в подсистеме локальной навигации;

3. Разработаны алгоритмы оптимизации условий навигационного сеанса объектов авиационной транспортной системы для повышения точности навигационного обеспечения на основе методов теории оптимального управления. Показано рациональное взаимодействие объектов авиационной транспортной системы для достижения высокой точности навигационного обеспечения;

4. Исследованы характеристики синтезированных алгоритмов повышения точности оценивания координат подвижных объектов авиационной транспортной системы в различных условиях функционирования подсистемы локальной навигации при решении задач самолетовождения и посадки;

5: Установлено, что применение синтезированных алгоритмов приводит, в зависимости от конкретных условий навигационного сеанса, к повышению точности оценки координат объектов авиационной транспортной системы для исследуемых ситуаций в среднем на 28%;

6. Определены конфигурация и состав навигационных опорных точек относительно взлетно-посадочной полосы для обеспечения категорированной посадки с использованием системы локальной навигации на основе системы обмена данными.

Полученные результаты дают возможность:

1. Сформулировать рекомендации по организации взаимодействия объектов авиационной транспортной системы для достижения высокой точности навигационного обеспечения (единицы-десятки метров);

2. Определять состав и размещение навигационных опорных точек относительно взлетно-посадочной полосы для обеспечения категорированной посадки с использованием системы обмена данными;

3. Реализовывать разработанные алгоритмы на уровне специализированного программного обеспечения бортовых вычислительных систем перспективных воздушных судов.

1. Авиационная радионавигация. Справочник / под ред. A.A. Соснов-ского. М.: Транспорт, 1990. - 264с.,

2. Автоматическое зависимое наблюдение радиовещательное (АЗН-В) на базе УКВ-линии передачи данных. Информационный документ. Версия 2.0. - М.: Гос. НИИ Аэронавигации. Гос. НИИ авиационных систем. 1998.

3. Автоматизированные системы управления воздушным движением. Новые информационные технологии в авиации / Под ред. С.Г. Пятко и А.И. Красова. СПб.: Политехника, 2004. - 439 с.

4. Автоматическое управление. Учебное пособие, изд. 2-е, перераб. и допол. / Я.Н. Ройтенберг. -М.: Наука, 1978. -552 с.

5. Аникин, A.J1. Решение задач навигации в авиационных терминалах объединенных систем типа JTIDS / A.JI. Аникин. // Науч.-методич. материалы 30 ЦНИИ МО РФ, 1995. С. 43-48.

6. Анодина, Т.Г. Автоматизация управления воздушным движением / Т.Г. Анодина, A.A. Кузнецов, Е.Д. Маркович./ под ред. А.А.Кузнецова. — М.: Транспорт, 1992. 280 с.

7. Андреев, В.Д. Теория инерциальной навигации / В.Д. Андреев. -М.: Наука, 1967.-648 с.

8. Бабич, O.A. Обработка информации в навигационных комплексах / O.A. Бабич. М.: Машиностроение, 1991. - 512 с.

9. Бабуров, В.И. Система радиовещательного зависимого наблюдения (АЗН-Р) / В.И. Бабуров, П.В. Олянюк.// ВИНИТИ. Проблемы безопасности полетов. 2000, №9. С. 24-29.

10. Бакулев, П.А. Радионавигационные системы / П.А. Бакулев, А.А.Сосновский. -М.: Радиотехника, 2005. 224 с.

11. Беллман, Р. Динамическое программирование / Р. Беллман. — М., 1960.-401 с.

12. Беляевский, JI.C. Основы радионавигации: Учеб. для вузов. — 2-еизд., перераб. и доп. / JI.C. Беляевский, B.C. Новиков, П.В. Олянюк / Под ред. J1.C. Беляевского. М.: Транспорт, 1992. - 320 с.

13. Блауберг, И.В. Становление и сущность системного подхода / И.В. Блауберг, Э.Г. Юдин. М.: Наука, 1973. - 269 с.

14. Болтянский, В.Г. Математические методы оптимального управления / В.Г. Болтянский. М. : Наука, 1969 - 408 с.

15. Бромберг, П.В. Теория инерциальных систем навигации / П.В. Бромберг. М.: Наука, 1979. - 296 с.

16. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Вентцель. М.: Академия, 2003.-576 с.

17. Воздушная навигация и аэронавигационное обеспечение полетов: Учеб. Для вузов / A.M. Аникин, A.M. Белкин, A.B. Липин и др./ под ред. Н.Ф. Миронова. М.: Транспорт, 1992. - 295 с.

18. Воронов, A.A. Введение в динамику сложных управляемых систем / A.A. Воронов. М.: Наука, 1985. -352 с.

19. Воронов, A.A. Теория автоматического управления: в 2 ч.,- 2-е изд, перераб. и доп. 4.2. Теория нелинейных систем автоматического управления / A.A. Воронов. М.: Высш.шк.,. 1986. - 281 с.

20. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования/ Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. Изд. 3-е перераб.- М.: Радиотехника, 2005. 688 с.

21. Доклад руководителя Федерального агентства воздушного транспорта на расширенном заседании коллегии Росавиации 5 марта 2009 г. по итогам работы за 2008 год и планам на 2009 год. http://www.avia.ru.

22. Захарин, М.И. Кинематика инерциальных систем навигации / М.И. Захарин, Ф.М Захарин М.: Машиностроение, 1968. - 382 с.

23. Зубов, В.И. Лекции по теории управления / В.И. Зубов. М. : Физ-матлит, 1975.-271 с.

24. Зингер, P.A. Оценка характеристик оптимального фильтра для слежения за пилотируемой целью / P.A. Зингер. // Зарубежн. радиоэлектроника. -1971. —№8. — С.40-57.

25. Иванов, М.П. Экспериментальная проверка помехозащищенности GPS / М.П. Иванов, В.В. Кашинов // VII междунар. конф. "Радиолокация, навигация, связь" 24-26 апреля 2001. Воронеж. -2001. - С.44-47.

26. Иванов, Ю.П. Комплексирование информационно-измерительных устройств летательных аппаратов / Ю.П. Иванов, А.Н. Синяков, Й.В. Филатов / Под ред. В.А. Боднера- JL: Машиностроение, Ленингр.отделение, 1984. -208 с.

27. Интегрирование инерциальных навигационных систем с бортовыми системами навигации и с глобальной спутниковой радионавигационной системой GPS NAVSTAR. Обзор ВИНИТИ. -М.: 1991. -72 с.

28. Казаков, И.Е. Методы оптимизации стохастических систем / И.Е. Казаков, Д.И. Гладков. М.: Наука. Гл. ред. Физ. - мат. лит., 1987. - 304 с.

29. Казаков, И.Е. Статистическая теория управления в пространстве состояний / И.Е. Казаков. М.: Наука, 975. - 432с.

30. Карапетян, P.M. Алгоритмы оценки качества и синтеза линейных систем управления / P.M. Карапетян. Рига: ЛРП ВН ОМ, 1989. - 81 с.

31. Карпейкин, A.B. Алгоритмы преобразования координат. В кн. Научно-методические материалы по статистической радиотехнике / A.B. Карпейкин, О.Ф. Новоселов. / Под ред. JI.A. Ершова. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жу- „ ковского, 1992.-С. 123-134.

32. Клименко, H.H. Объединенная система распределения тактической информации ДЖИТИДС / H.H. Клименко, В.В. Кисель, А.Н. Гончар // Зарубежная радиоэлектроника. —1988. №5. — С.30-34.

33. Коблов, В.Л. Принципы построения радиоэлектронных комплексов интегрального типа / В.Л. Коблов, М.С. Ярлыков // Радиотехника. 1987. - №2.- С.47-63.

34. Кондратьев, B.C. Многопозиционные радиотехнические системы / B.C. Кондратьев, А.Ф. Котов, JI.H. Марков / Под ред. В.В. Цветнова. М.: Радио и связь, 1986. - 264 с.

35. Концепция создания и развития Аэронавигационной системы России. Транспортная безопасность и технологии, 2006, №4.

36. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров: пер.с англ./ Г. Корн, Т. Корн. / под ред. И.Г. Арамановича — М.: Наука, 1974.-832 с.

37. Крамаренко, A.B. Некоторые замечания к вопросу помехоустойчивости сигналов GPS и разработке способов их подавления, http://www.dx-telemedicine.com/rus/publications/gps.htm

38. Красовский, H.H. Управление динамической системой / H.H. Кра-совский. М.: Наука, 1985. - 520 с.

39. Красовский, A.A. Аналитическое конструирование контуров управления летательными аппаратами /A.A. Красовский. М.: Машиностроение, 1969.-241 с.

40. Красовский, A.A. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование / A.A. Красовский. М.: Наука, 1973 - 560 с.

41. Крыжановский Г.А. Концепция и системы CNS/ATM в гражданской авиации / Г.А. Крыжановский. М.: Академкнига, 2003. - 704 с.

42. Лазарев, Ю.Н. Управление траекториями аэрокосмических аппаратов / Ю.Н. Лазарев. Самара: Самар. науч. Центр РАН, 2007. - 275 с.

43. Лукин, В.Н. Основные направления создания интегрированной авиационной бортовой радиоэлектронной аппаратуры систем связи, навигации и опознавания в США./ В.Н. Лукин, H.H. Мищенко, C.B. Молочко // Зарубежная радиоэлектроника. 1987. - № 8. - С. 3-22.

44. Малаховский, P.A. Оптимальная обработка информации в комплексных навигационных системах самолетов и вертолетов / P.A. Малаховский, Ю.А. Соловьев. // Зарубежная радиоэлектроника. 1974. - №3. - С. 67-74.

45. Манин, А.П. Методы и средства относительных определений в системе NAVSTAR / А.П. Манин, J1.M. Романов. // Зарубежная радиоэлектроника.- 1989. —№1. С. 33 -45.

46. Марковская теория оценивания в радиотехнике / Под ред. М.С. Яр-лыкова. М.: Радиотехника, 2004. - 504 с.

47. Марюхненко, В. С. Системы отсчета в навигационных измерениях /

48. B. С. Марюхненко // Информационные системы контроля и управления в промышленности и на транспорте. Иркутск: ИрГУПС. - 2005. - Вып. 12. - С.85-91.

49. Марюхненко, B.C. Информационная оценка навигационных измерений в условиях априорной неопределенности / B.C. Марюхненко, Ю.Ф.Мухопад // Электромагнитные волны и электронные системы». 2006. -№10. - С.55-61.

50. Марюхненко, B.C. Информационный анализ навигационного обеспечения управляющих систем подвижных транспортных объектов: монография.- Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2009. 110 с.

51. Марюхненко, B.C. О свойствах линий положения второго порядка в позиционной навигации // Авиакосмическое приборостроение. 2009. — №3.1. C.10- 16.

52. Марюхненко, B.C. Особенности синтеза информационных автоматических систем управления подвижными объектами при случайных воздействиях // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. Иркутск: ИрГУПС. - 2005. - №4(14). - 189 с. - С. 123-128.

53. Марюхненко, B.C. Оценка влияния геометрического фактора на точность и информативность позиционирования объекта в спутниковой радионавигационной системе // Успехи современной радиоэлектроники. 2008. -№2. - С.30-40.

54. Марюхненко, B.C. Оценка точности определения координат объектов с известной траекторией движения // Авиакосмическое приборостроение. -2006. №7. - С.43-46.

55. Марюхненко, B.C. Системный анализ навигационного обеспечения подвижных транспортных объектов: монография / Под ред. д-ра техн. наук, профессора Ю.Ф. Мухопада. Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2008. - 80 с. .

56. Мухопад, Ю.Ф. Теория дискретных устройств. Иркутск: ИрГУПС, 2008.-432 с.

57. Мухопад, Ю.Ф. Выбор алгоритмов управления для анализа протоколов информационно-управляющих систем / Ю.Ф Мухопад, Т.С.Бадмаева, Е.Г.Солдатенков // Сб. Информационные системы контроля на транспорте. -Иркутск, ИрИИТ. 2002. - вып. 10. - С.18-20.

58. Меркулов, В. И. Авиационные системы радиоуправления, ч. 1. Теоретические основы синтеза и анализа авиационных систем радиоуправления / В.И. Меркулов, В.Н. Лепин. М.: Радио и связь, 1996. - 396 с

59. Наливайко, Д.А. Решение задач относительной навигации в JTIDS / Д.А. Наливайко, К.Д. Сахненко. // Зарубежная радиоэлектроника. -1991. — № 5. С. 30-42.

60. Неймарк, Ю.И. Динамические модели теории управления / Ю.И. Неймарк, Н.Я. Коган, В.П. Савельев. М.: Наука, 1985. - 400 с.

61. Об утверждении Концепции модернизации и развития Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации. Постановление Правительства Российской Федерации от 22.02.00 №144. Собрание законодательства Российской Федерации, 2000, № 9.

62. Об утверждении и введении в действие Федеральных авиационных правил "Радиотехническое обеспечение полетов воздушных судов и авиационная электросвязь". Приказ Федеральной аэронавигационной службы от 26 ноября 2007 г. N 115

63. Об утверждении федеральной целевой программы "Модернизация единой системы организации воздушного движения Российской Федерации (2009 2015 годы)". Постановление Правительства РФ от 1 сентября 2008 г., №652.

64. Основные направления разработки единой системы распределения тактической информации (Обзор по материалам иностранной печати) / под ред. Е.А. Федосова. М.: НИЦ (770), 1988. - 62 с.

65. Основы теории оптимального управления / В.Ф. Кротов и др. ; под ред. В.Ф. Кротова. М. : Высшая школа, 1990. - 431 с.

66. Полак, Э. Численные методы оптимизации. Единый подход / Э. По-лак. М. : Мир, 1974. - 376 с.

67. Пятин, А.И. Динамика полета и пилотирование самолета Ту-154. Учеб. Пособие / А.И. Пятин. М.: Воздушный транспорт, 1994. - 192 с.

68. Радионавигационный план Российской Федерации. Основные направления развития радионавигационных систем и средств (редакция 2008 года). Утвержден приказом Минпромторга России от 02 сентября 2008 г. № 118.

69. Радиотехнические системы: Учеб. для вузов. / Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др. / под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Высш. шк., 1990.-250 с.

70. Разработка объединенной системы распределения тактической информации JTIDS. // Новости зарубежной науки и техники. Системы авиационного вооружения. НИЦ ГосНИИАС. 1991. -№ 9. - С.61.

71. Ривкин, С.С. Статистический синтез гироскопических устройств / С.С. Ривкин. JL: Судостроение, 1970. - 424 с.

72. Сейдж, Э.П. Оптимальное управление системами: пер. с англ. / Э.П. Сейдж, Ч.С. Уайт. / под ред. Б.Р. Левина. М.: Радио и связь, 1982. - 392 с.

73. Сейдж, Э.П. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении: пер. с англ. / Э.П. Сейдж, Дж. Меле. / под ред. Б. Р. Левина. М.: Связь, 1976.-496 с.

74. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / П.П. Дмитриев и др. / под ред. В. С. Шебшаевича. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1993.-408 с.

75. Скрыпник, О.Н. Анализ точности оценки местоположения комплексной системой навигации и обмена данными при групповом применении ЛА / О.Н. Скрыпник. //В сб.: Материалы VI науч. -техн. конференции училища.

76. Часть II. Иркутск: ИВВАИУ, 1990. - С. 34-41.

77. Скрыпник, О.Н. Особенности навигации в относительной системе координат в объединенных системах навигации и связи / О.Н. Скрыпник. // Материалы VII научн. -техн. конф. училища. Иркутск: ИВВАИУ, 1992. -С. 52-58

78. Скрыпник, О.Н. Анализ потенциальной точности навигационных определений на основе интегрированной системы навигации / О.Н Скрыпник, В.В. Ерохин. // Математика, информатика и управление. Междунар. конф. -Иркутск. -1999. -С.83-89.

79. Скрыпник, О.Н. Особенности решения задачи относительной навигации при применении JIA в автономных группах / О.Н. Скрыпник, В.В. Ерохин //В сб. трудов адъюн. и соискателей ИВАИИ. Иркутск. - 1999 - С. 66-76.

80. Скрыпник, О.Н. Исследование процессов фильтрации относительных координат летательных аппаратов автономной группы при взаимной корреляции ошибок оценок / О.Н. Скрыпник, В.В. Ерохин. // Науч. -тр. Иркут. ВАИИ. Иркутск. - 1999. - С. 152-161.

81. Скрыпник, О.Н. Анализ алгоритмов обработки информации в интегрированных системах навигации / О.Н. Скрыпник, В.В. Ерохин. //В сб.: НТК ВАТУ им. Н.Е. Жуковского. М.: ВВИА, 2000. -С. 63-70.

82. Скрыпник, О.Н. Исследование точностных характеристик интегрированных системы навигации в различных условиях функционирования / О.Н. Скрыпник, В.В. Ерохин // Адъюнктский сборник ИВАИИ.- Иркутск.-2000.

83. Скрыпник, О.Н. Анализ точностных характеристик интегрированной системы навигации / О.Н. Скрыпник, В.В. Ерохин. // Науч. тр. адъюнктов и соискателей Иркут. ВАИИ. вып.6. Иркутск. - 2001. - С. 43-55.

84. Скрыпник, О.Н. Радиотехнические системы посадки метрового диапазона / О.Н. Скрыпник, И.П. Пипченко, В.В. Ерохин. Иркутск: ИВАИИ,2004,- 184 с

85. Скрыпник, О.Н. Теоретические основы радионавигации /О.Н. Скрыпник./ Иркутск: ИВАИУ, 2006. 292 с.

86. Скрыпник, О.Н. Повышение точности координатно-временного обеспечения процессов самолетовождения и посадки перспективных систем УВД / О.Н. Скрыпник. //В сб. «Научные труды Иркутского ВАИИ», вып. V -Иркутск: ИВАИИ, 2004. ) С. 64-74.

87. Скрыпник О.Н Оптимизация условий навигационного сеанса для повышения точности навигационно-временных определений в локальной системе координат / О.Н. Скрыпник, В.В. Ерохин, А.П. Слепченко // Научный вестник МГТУ ГА, Москва, 2010.- №159(9) - С. 50-54.

88. Скрыпник О.Н. Принципы управления условиями навигационного сеанса при взаимодействии объектов в сети синхронной системы обмена данными / О.Н. Скрыпник, В.В. Ерохин, А.П. Слепченко // Научный вестник МГТУ ГА, Москва, 2010.- №159(9). - С. 55-62.

89. Слепченко А.П. Повышение точности определения координат воздушного судна при оптимизации размещения посадочных навигационных опорных точек // Вестник Иркутского государственного технического университета, ИрГТУ. Иркутск, 2009. - №4 (40). - С. 205-207.

90. Сосулин, Ю. Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации. Учеб. пособие для вузов/ Ю.Г. Сосулин. М.: Радио и связь, 1992. -304 с.

91. Специальные разделы теории управления. Оптимальное управление динамическими системами: учеб. пособие / Ю.Ю. Громов, H.A. Земской, A.B. Лагутин, О.Г. и др. 2-е изд., стереотип. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. унта, 2007.- 108 с.

92. Стратонович Р. JI. Условные марковские процессы и их применение к теории оптимального управления / P.JI. Стратонович М.: МГУ, 1966. - 319 с.

93. Тарасов, В.Г. Межсамолетная навигация / В.Г. Тарасов. — М.: Машиностроение, 1980. 184 с.

94. Тихонов, В.И. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем / В.И. Тихонов, В.Н. Харисов. — М.: Радио и связь, 1991. -608 с.

95. Тихонов, В. И. Статистическая радиотехника / В.И. Тихонов. — М.: Радио и связь, 1982. 624 с.

96. Тихонов, В.И. Марковские процессы / В.И. Тихонов, М.А. Миронов. М. :Сов.Радио, 1977. -487 с.

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

98. Тихонов, В. И. Объединенная синхронизация в радиотехнических системах / В.И. Тихонов, В.Н. Харисов. // Радиотехника 1984. - №4.-С. 3-10.

99. Трифонов, А.Г. Постановка задачи оптимизации и численные методы ее решения, http://matlab.exponenta.ru/optimiz/book2.

100. Тятюшкин, А.И. Многометодная технология оптимизации управляемых систем / А.И. Тятюшкин. Новосибирск: Наука. 2006. - 343 с.

101. Фомин, В. Н. Рекуррентное оценивание и адаптивная фильтрация /

102. B.Н. Фомин. М.: Наука, 1984. - 288 с.

103. Харисов, В.Н. Оптимальная фильтрация координат подвижного объекта / В.Н. Харисов, А.И. Яковлев, А.Г. Глущенко. // Радиотехника и электроника. 1984, т. 29.-№10.-С. 1939-1947.

104. Харисов, В.Н. Синтез алгоритмов оптимального управления выбором источников излучения / В.Н. Харисов, A.JL Аникин. // Радиотехника. -1996. №7. - С.67-74.

105. Харисов, В. Н., Перов А. И. Некоторые вопросы использования теорий оптимальной фильтрации и оптимального управления для синтеза информационных систем / В.Н. Харисов, А.И. Перов. // Радиотехника. 1996. - №7.

106. Харисов, В.Н. Комбинированный дальномерно псевдодальномер-ный алгоритм определения координат в многопозиционных радионавигационных системах / В.Н. Харисов, A.JL Аникин. // Радиотехника. - 1996. - №1.1. C.120-123.

107. Черноусько, Ф. Л. Оптимальное управление при случайных возмущениях / Ф.Л. Черноусько, В.Б. Колмановский. М.: Наука, 1978. - 352 с

108. Черноусько, Ф. Л. Оценивание фазового состояния динамических систем / Ф.Л. Черноусько. М.: Наука, 1988. - 320 с.

109. Юрьевич, Е.И. Теория автоматического управления / Е.И. Юрьевич.- Л.: Энергия. 1969. - 375 с.

110. Ярлыков, М.С. Авиационные радионавигационные устройства и системы / М.С. Ярлыков и др. / под ред. М.С. Ярлыкова. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1980. - 384 с.

111. Ярлыков, М.С. Статистическая теория радионавигации / М.С. Ярлыков. М.: Радио и связь, 1985.-344 с.

112. Ярлыков, М.С. Марковская теория оценивания случайных процессов / М.С. Ярлыков, М.А. Миронов. М.: Радио и связь, 1993. - 464 с.

113. Ярлыков, М.С. Анализ субоптимальных алгоритмов обработки сигналов интегрированной аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS / М.С. Ярлыков, А.Т. Кудинов. // Радиотехника. 1999. - №2. - С.56-65.

114. Яценков, B.C. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС / B.C. Яценков. М.: Телеком, 2005. - 272 с.

115. DEMYSTIFYING CNS/ATM. Report Prepared by: CANSO CNS/ATM WORKING GROUP. Final Version (June 1999). pp. 129.

116. ELEVENTH AIR NAVIGATION CONFERENCE Montreal, 22 September to 3 October 2003 Agenda Item 7: Aeronautical air-ground and air-to-air communications AERONAUTICAL MOBILE COMMUNICATION SYSTEMS DEVELOPMENT, pp. 7-18.

117. Fried W.R., Loeliger R. Principles, System Configuration and Algorithm Desingn of the Inertially Aided JTIDS Relative Navigation Function. In: Proceedings oftheNAECON, 1979, pp.1350-1362.

118. Fried W.R. Principles and Simulation Results of JTIDS Relative Navigation. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. AES-14, January 1978, pp.76-84.

119. Kriegsman B.A., Stonesstreet W.M. A Navigation Filter for an Integrated GPS/ JTIDS/ INS System for a Tactical Aircraft. In: Proceedings of the IEEE Position Location and Navigation Symposium (PLANS'78), San Diego, 1978, Nov. 6-9.

120. Modular Multi-Function Multi-Band Airborne Radio System (MFBARS). Final Technical Report for Period March 1978-June 1980, pp.347-361.

121. Mohinder S. Grewal. GPS, Inertial Navigation, and Integration. John Wiley & Sons, Inc.-2001, p. 392.

122. Nielson J.T. GPS Aided Inertial Navigation, NAECON, IEEN 1986,p.20.

123. Rubin J. Distributed Time Division Multiple Access (DTDMA) an Advanced Communication Technique with Application to and Integrated CNI // IEEE National Telecommunications Conference. 1977.