автореферат диссертации по транспорту, 05.22.13, диссертация на тему:Повышение эффективности систем УВД с автоматическим зависимым наблюдением путем совершенствования методов и средств передачи и отображения навигационной информации

На правах рукописи

ВЫЧУЖАНИН Владислав Борисович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ УВД С АВТОМАТИЧЕСКИМ ЗАВИСИМЫМ НАБЛЮДЕНИЕМ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПЕРЕДАЧИ И ОТОБРАЖЕНИЯ НАВИГАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Специальность 05.22.13 - Навигация и управление воздушным движением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003458468

МОСКВА - 2008

003458468

Диссертационная работа выполнена в Московском государственном техническом университете гражданской авиации

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Рубцов Виталий Дмитриевич

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Логвин Александр Иванович

кандидат технических наук, профессор Сенявский Александр Леонидович

Ведущая организация:

ОАО «Московское конструкторское бюро «Компас»»

Защита состоится « » 2009 г. в s/4 ¿--часов на засе-

дании 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 диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА.

Автореферат разослан «_»_ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д223.011.01

Заслуженный работник высшего профессионального образования РФ доктор технических наук, профессор

С.К.Камзолов

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Стремление осуществления полетов воздушных судов С) гражданской авиации (ГА) по кратчайшим маршрутам и на наиболее эконо-шчных эшелонах приводит к росту интенсивности воздушного движения, что дела-т насущно необходимым автоматизацию процессов управления воздушным движе-ием (УВД), в частности, переход на технологию УВД с автоматическим зависимым аблюдением (АЗН), технические предпосылки к широкому внедрению которой в А созрели в связи с появлением высокоточных средств навигации ВС - спутнико-ых радионавигационных систем (СРНС) типа ГЛОНАСС (РФ) и ОРБ (США).

Если вопросы построения навигационного сегмента УВД с АЗН достаточно юдробно освещены в литературе, то вопросы построения связного сегмента, обес-ечивающего передачу навигационных данных с борта ВС в центр УВД, а также во-фосы отображения передаваемой информации у диспетчера менее проработаны и ебуют проведения дополнительных исследований. В частности, необходим поиск гаиболее эффективных методов помехоустойчивого кодирования передаваемой на-игационной информации, к которой предъявляются повышенные требования по ее остоверности. Проблема осложняется тем, что существующие методики оценки ффективности кодирования ориентированы на нормальные помехи, тогда как по-ехи в метровом (МВ) и декаметровом (ДКМВ) диапазонах волн, используемых для ередачи данных, имеют негауссов, а именно: квазиимпульсный характер.

Переход на спутниковые системы связи (ССС) требует поиска путей совершенствования дисциплин обслуживания, позволяющих минимизировать число каналов, необходимое для обслуживания воздушного движения, поскольку стоимость аренды спутниковых каналов достаточно высока.

В части отображения навигационной информации у диспетчера необходимо рассмотреть возможность повышения точности отображения воздушной обстановки и эффективности принятия решений по разрешению потенциально конфликтных ситуаций при УВД с АЗН в условиях перехода от традиционных средств навигации ВС к более точным и информативным спутниковым средствам.

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

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка методов повышения эффективности систем УВД с АЗН путем совершенствования методов и средств передачи и отображения информации, передаваемой в центр УВД.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Анализ эксплуатационных возможностей традиционных и спутниковых средств связи при УВД.

2. Разработка методов повышения достоверности и оперативности передачи данных по МВ, ДКМВ и спутниковым каналам связи при УВД с АЗН.

3. Анализ точности отображения воздушной обстановки традиционными средствами при УВД в отсутствие радиолокационного контроля.

4. Разработка методов повышения точности отображения воздушной обстановки и эффективности принятия решений по устранению конфликтных ситуаций при УВД с АЗН.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые проведен системный анализ путей повышения эффективности систем УВД с АЗН путем совершенствования методов и средств передачи и отображения навигационной информации.

В работе получены следующие основные научные результаты:

1. Проведен анализ факторов, влияющих на задержку навигационных данных, передаваемых при УВД по традиционным каналам связи МВ и ДКМВ диапазонов и спутниковым каналам, и дана оценка влияния этой задержки на точность отображения информации о воздушной обстановке при УВД с АЗН.

2. Произведена оценка эффективности помехоустойчивого кодирования и оптимизации обработки при передаче навигационных данных по МВ и ДКМВ каналам связи в условиях действия квазиимпульсных помех и выработаны рекомендации по минимизации числа рабочих каналов при передаче сообщений различной приоритетности с использованием ССС.

3. Предложены способы уменьшения дополнительной погрешности местооп-ределения ВС при УВД с АЗН, связанной с задержкой передачи навигационных данных в центр УВД, основанные на оптимизации по быстродействию системы синхронизации канала передачи данных и ее навигационной поддержке от аппаратуры потребителей (АП) навигационной системы.

4. Проанализированы существующие методы отображения воздушной обстановки при УВД в отсутствие радиолокационного контроля и предложены способы повышения точности отображения воздушной обстановки и эффективности принятия решений по разрешению потенциально конфликтных ситуаций при УВД с АЗН с использованием АП СРНС в качестве датчика информации о координатах ВС, составляющих его скорости и времени.

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретического анализа основных факторов, влияющих на достоверность и оперативность передачи навигационных данных по традиционным и спутниковым каналам связи и отображению воздушной обстановки при УВД с АЗН.

2. Результаты математического моделирования влияния помех различного вида на эффективность оптимизации обработки и использования помехоустойчивого кодирования в каналах передачи навигационных данных при УВД с АЗН.

3. Способы повышения достоверности и оперативности передачи навигационных данных, точности отображения воздушной обстановки и эффективности принятия решений по разрешению конфликтных ситуаций при УВД с АЗН.

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

- повысить достоверность передачи навигационных данных по традиционным и спутниковым каналам связи при УВД с АЗН путем оптимизации обработки сигнала в каналах связи и использования методов помехоустойчивого кодирования информации;

- уменьшить дополнительную погрешность местоопределения ВС при УВД с АЗН, обусловленную задержкой передачи навигационных данных в центр УВД, путем совместной обработки сигналов в связном и навигационном каналах и оптимизации по быстродействию системы синхронизации связного канала;

- повысить точность отображения воздушной обстановки и принятия решений по разрешению потенциально конфликтных ситуаций при УВД с АЗН путем использования данных высокоточных навигационных определений ВС по СРНС;

- повысить безопасность полетов ВС за счет повышения достоверности и оперативности передачи навигационных данных и точности отображения воздушной обстановки при УВД с АЗН.

Внедрение результатов. Основные результаты диссертации внедрены в ОАО. «Московское конструкторское бюро «Компас»» и в Московском государственном техническом университете гражданской авиации, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация результатов. Материалы диссертации докладывались на Международных научно-технических конференциях «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» (М., 2006г. (3 доклада), 2008г.).

Публикации результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в 10-ти статьях и 4-х тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения и содержит 138 стр. текста, 53 рис., 11 табл. Список литературы содержит 126 наименований.

Содержание работы

В первой главе рассмотрены критерии эффективности использования авиационных систем связи (АСС) при УВД и эксплуатационные возможности традиционных и спутниковых систем связи для целей УВД. Традиционные системы связи MB и ДКМВ диапазонов волн являются системами низкого уровня, закрепленными за отдельными пользователями, поэтому при выборе критериев эффективности их использования необходимо учитывать критерии эффективности систем высокого уровня. Арендованные же спутниковые связные ресурсы, выступая в качестве системы низкого уровня, сами принадлежат системе высокого уровня - ССС.

Системой верхнего уровня по отношению к АСС является транспортная система. При этом критерий верхнего уровня может быть сформулирован как критерий максимума коэффициента эффективности АСС, представляющий собой отношение вероятности выполнения поставленной задачи к затратам, обеспечивающим функционирование системы, при выполнении ограничений, накладываемых транспортной системой, в частности, требований безопасности полетов,

К критериям среднего уровня относится группа критериев, касающихся качества функционирования АСС: вероятность не превышения допустимого времени передачи - P(t„ep < tdon) < Рд0„; критерий минимума коэффициента ошибок при дискретной передаче информации - minK0UI = Nolu /N; критерий максимума коэффициента разборчивости при радиотелефонной связи г тахКрт =Npaj/N и критерий надежности функционирования - maxPACc = Pm. ■ Рлс. > где РАСс - вероятность безотказной работы АСС, Pan. - вероятность безотказной работы аппаратуры, входящей в состав АСС, Рл.с - вероятность безотказной работы линий связи АСС.

Возможно также введение частных критериев: максимума коэффициента занятости каналов связи - max pt = WljWmaXi и минимума удельной стоимости передачи информации - ттСуЬ =■ С,¡W-,, где WmaXi, Wt и Q - пропускная способность /-го канала связи, количество и стоимость передачи информации по нему.

Поскольку поставленная перед АСС задача обычно выполняется с высокой вероятностью, наибольший практический интерес представляют критерии среднего уровня и частные критерии эффективности функционирования АСС, на которые и будем ориентироваться при последующем рассмотрении.

В табл.1 приведены данные, иллюстрирующие развитие систем связи, навигации и наблюдения в зависимости от типа воздушного пространства (ВП). Из таблицы видно, что АЗН в обязательном порядке будет применяться в ВП, где наземные средства обеспечения полетов отсутствуют, например, в океанических ВП. Оно может быть введено также в районах континентального ВП, в которых сложно эксплуатировать наземные системы.

Внедрение АЗН ориентировано, в основном, на использование ССС. Вместе с тем, на обозримую перспективу предполагается наряду с ССС использование и традиционных МВ и ДКМВ систем связи. При этом на потребность в радиообмене «Земля - ВС - Земля» оказывает влияние обеспеченность воздушных трасс средствами навигации и наблюдения, в частности, радиотехническими системами ближней навигации (РСБН), отдельными приводимыми радиостанциями (ОПРС) и радиолокационными станциями (РЛС). В зависимости от сочетания наличных и отсутствующих (отмечены надстрочной чертой) средств возможны следующие ситуации: а) РСБН, ОПРС, РЛС; б) РСБН, ОПРС, РЛС; в) РСБН, ОПРС, РЛС; г) РСБН, ОПРС, РЛС; д) РСБН, ОПРС, РЛС; е) РСБН, ОПРС, РЛС; ж) РСБН, ОПРС, РЛС; з) РСБН, ОПРС, РЛС.

Таблица 1

Регион Функция Эксплуатируемая система Перспективная система

Континентальное ВП с высокой ИВД Связь Речевая МВ связь Речевая МВ связь / передача данных, передача данных /речевая связь через ССС, линия передачи данных режима «S» ВОРЛ

Наблюдение Первичный радиолокатор ВОРЛ ВОРЛ АЗН

Континентальное ВП с низкой ИВД Связь Речевая МВ связь Речевая МВ связь / передача данных, передача данных / речевая связь через ССС, ДКМВ связь до внедрения ССС

Наблюдение Первичный радиолокатор, ВОРЛ, речевые сообщения о местоположении АЗН

Океаническое ВП с высокой ИВД Связь Речевая ДКМВ связь Передача данных / речевая связь через ССС

Наблюдение Речевые сообщения о местоположении ВС АЗН

Узловые диспетчерские районы с высокой ИВД Связь Речевая МВ связь Речевая МВ связь / передача данных, АЗН, частично ВОРЛ

Наблюдение Первичный радиолокатор, ВОРЛ Речевая МВ связь / передача данных, линия передачи данных режима «S» ВОРЛ, передача данных , речевая связь через ССС

Если интенсивность радиообмена, соответствующую ситуации «а», принять за диницу, то потребное увеличение интенсивности радиообмена можно описать сле-ющими коэффициентами:

Ка = Кб = К,= 1; Кг = 1,65; Ке= 1,85; #«=1,78; К, = 2,0.

Как видим, потребность в радиообмене в зависимости от степени обеспечен-ости трасс средствами навигации и наблюдения может изменяться в 2 раза.

Эксплуатационные возможности систем связи МВ и ДКМВ диапазонов при их спользовании для целей УВД зависят от многих факторов, в частности, от уровня омех в указанных диапазонах и от их характеристик.

В МВ и ДКМВ диапазонах преобладающими являются индустриальные и ат-осферные помехи. Их особенностью является наличие наряду с нормальной фоновой компонентой преобладающей импульсной компоненты, огибающая которой хо-ошо описываемой логарифмически нормальной моделью Е(() = Лет , где А - не-ий коэффициент, п(() - нормальный случайный процесс. Степень импульсности вазиимпульсных помех принято характеризовать параметром импульсности

Fd=20 lg

представляющим собой разность в децибелах среднеквадра-

ического и среднего значений огибающей помехи. При этом доля мощности фоно-ой компоненты помехи в по. импульсности соотношением

вой компоненты помехи в полной ее мощности <Т2п = Ег /2 связана с параметром

_:i / 2 _ J10 0,13 ^ - инд.помеха, ,.s

v [10 - атм. помеха,.

Актуальность оценки эффективности различных способов помехоустойчивого кодирования информации, передаваемой при УВД с АЗН, обусловлена тем, что стандартные методики такой оценки ориентированы на нормальное распределение помехи.

Уровень индустриальных и атмосферных помех при описании экспериментальных данных по ним принято характеризовать эффективным коэффициентом помех антенны на частоте 1 МГц Fa, связанным с напряженностью поля помех Епв на произвольной частоте/в произвольной полосе В соотношением

Em = Fa-35,5 + 20 Ig/+ 10 lg В [дБ свыше 1 мкВ/м], (2) /[МГц], В [Гц], Fa [дБ свыше кТВ], где к - постоянная Больцмана, Г - эффективная температура помех антенны.

Из приведенных на рис. 1 и 2 экспериментальных данных видно, что, если атмосферные помехи охватывают, в основном, диапазон ДКМВ, то индустриальные помехи охватывают и диапазон МВ. При этом индустриальные помехи обладают меньшей степенью импульсности по сравнению с атмосферными помехами.

Путем моделирования на ЭВМ информационного обмена при УВД с использованием ССС были проанализированы функциональные возможности последней. В качестве примера ССС была взята система INMARSAT. Хотя эта система в настоящее время и не рекомендована для использования в ГА, однако по ней имеется наиболее полная информация и анализ ее функциональных возможностей дает представление о перспективах использования ССС для решения задач УВД.

Анализ эффективности процессов информационного обмена проводился по отношению к ВП, обслуживаемому одной земной станцией (ЗС), имеющей стандартный набор каналов из 8-ми частотных каналов свободного доступа (Л-каналов) и 4-х частотных каналов многостанционного доступа с временным разделением (Г-каналов). При этом предполагалось, что по Я-каналам передается сигнальная информация по предоставлению резервирования Г-каналов.

F„ дБ

Рис.1 Рис.2

Согласно документам INMARSAT загрузка Л-каналов не должна превышать 15%, а Т-каналов - 80%. При этом скорость передачи составляет 600 или 1200 бит/с. Согласно рекомендациям Комитета по будущим аэронавигационным системам (FANS) время доступа для сообщений по обслуживанию воздушного движения не должно превышать 10 с, а в перспективе - 2 с. Задержки в передаче сообщений по Г-каналу также не должна превышать 10 с, а в перспективе - 4 с.

Моделирование на ЭВМ зависимости коэффициентов использования Т- и R-каналов от среднего времени между сообщениями от ВС для разных чисел ВС в зоне обслуживания ЗС, чисел абонируемых Г-каналов и скоростей передачи данных показало, что при использовании 6-ти R - каналов и 2-х Г- каналов и скорости передачи данных 600 бит/с коэффициент использования Г-каналов при 150-ти, 200-х и 250-ти ВС в зоне обслуживания не превышает 80% при 5-ти, 7-ми и 9-ти минутах среднего времени между сообщениями от ВС, соответственно. При этом загрузка R-каналов не превышает 15% во всех случаях. Увеличение скорости передачи до 1200 бит/с с одновременным увеличением числа Г-каналов с 2-х до 3-х при тех же числах ВС позволяет уменьшить среднее время между сообщениями до значений: 2; 2,5 и 3 мин. Среднее время от начала запроса до его успешной передачи составляло 3,7 с, а среднее время от формирования запроса до начала обслуживания в Г-канале составило 7,3 с для приоритетных сообщений и 7,9 с - для неприоритетных.

Таким образом, ЗС системы типа INMARSAT со стандартным набором каналов передачи данных может обеспечивать воздушное движение 250-ти ВС, одновременно находящихся в воздухе и ведущих передачу в соответствии с форматом

АШЫС-724 со скоростью 600 бит/с. Увеличение скорости передачи до 1200 бит/с существенно улучшает характеристики информационного обмена.

Во второй главе рассмотрены пути повышения достоверности и оперативности передачи навигационных данных по традиционным и спутниковым каналам связи при УВД с АЗН. Путем моделирования на ЭВМ был проведен анализ эффективности применения широко используемых на практике блочных и сверточных кодов в условиях действия индустриальных и атмосферных помех при корреляционной обработке сигнала, являющейся оптимальной лишь в условиях действия нормальных помех, и при оптимизированной с учетом вероятностных характеристик помех обработке. При моделировании импульсной компоненты квазиимпульсной помехи использовались вероятностные характеристики выбросов помехи, полученные в рамках логарифмически нормальной модели последней.

На рис. 3-5 приведены кривые зависимости вероятности ошибки на бит от отношения сигнал/помеха при корреляционной обработке сигнала для случаев: отсутствия помехоустойчивого кодирования (при атмосферной, индустриальной и нормальной помехах) и использования сверточных или блочных кодов с применением или без применения перемежения данных (при индустриальной помехе).

Как видим, без использования помехоустойчивого кодирования (рис. 3) требуемый уровень помехоустойчивости (вероятность ошибочного приема символов менее 10'5) не обеспечивается. При использовании сверточного кодирования (рис. 4) он обеспечивается лишь при высокой сложности кода, а при использовании блочного кодирования (рис. 5) не обеспечивается даже при высокой сложности кода, характеризуемой его длиной, числом информационных символов и кодовым расстоянием (соответственно, 1-я, 2-я и 3-я цифры в обозначении кода).

Ре У,г=5 дБ, В=4,8 кГц

без кодирования

г га =1,05 дБ, В = 4,8 кГц, у/ ВТ= 1

• _ атмосфер», помеха,

'---индустр. помеха,

— нормальн. помеха

И 13

код (7,5)

код (171,133)

/ЛГ,дБ

Рис. 3 Рис. 4

На рис. 6-8 приведены кривые зависимости вероятности ошибки на бит при квазиоптимальной обработке, заключающейся во включении на входе линейного приемника безынерционного нелинейного преобразователя в виде предельного ограничителя, для случаев: отсутствия помехоустойчивого кодирования (при атмосферной, индустриальной и нормальной помехах) и использования блочных или

сверточных кодов с применением или без применения перемежения данных (при атмосферной помехе с различной степенью импульсности).

Ре

10'

10"

10

У(£=5 дБ, В=4,8 кГц

.без кодирования

код (23,12,7)

га=1,05дБ,В=9,6 кГц, \ | Я = 4800 бит/с

■ I атмосф. помеха

— — индустр. помеха

— • норм, помеха

перемене

инд. помеха блочный код

код (75,45,10)"

_I_1_I_1_и

7 9

Рис. 5

11 13 15

ЕШ, дБ

К, = 8 дБ, Я = 9,6 кГц

атмосф. помеха блочный код

■ без перемеж.

7 9 Рис.6

#=9,6 кГц атмосф. помеха сверточн. код

13 15

без кодир. 10"4,

10" код (7,4,3)

код (23,12,7)^ ^ ЕШ, дБ

ю-7 2

,, « - без кодир. код (7,5)

/код (17,15)

код (171,133)

К„ = 5дБ 8дБ

Рис. 7

>"//4 дБ 13 15

Как видим, переход от корреляционной обработки к квазиоптимальной существенно повышает помехоустойчивость приема. Это особенно заметно при действии атмосферной помехи, что связано с большей степенью ее импульсности по сравнению с индустриальной. В отсутствие помехоустойчивого кодирования (рис. 6) требуемый уровень помехоустойчивости не обеспечивается даже при большом отношении сигнал/помеха. Использование блочного кодирования (рис. 7) обеспечивает требуемый уровень помехоустойчивости лишь при сложных кодах, а использование сверточного кодирования (рис. 8) обеспечивает требуемый уровень помехоустойчивости и при простых кодах.

Таким образом, при корреляционной обработке сигнала требуемый уровень помехоустойчивости в МВ и ДКМВ каналах передачи данных в системах УВД с АЗН обеспечивается лишь при использовании сверточных кодов высокой сложности с применением перемежения. При квазиоптимальной обработке требуемый уровень

помехоустойчивости обеспечивается при использовании как сверточных, так и блочных кодов. Причем, если сверточные коды могут быть выбраны простыми, то при блочном кодировании требуется использование длинных кодов. При этом пере-межения данных не требуется.

Наибольшее влияние на спутниковые каналы связи оказывают интермодуляционные помехи, обусловленные нелинейностью ретранслятора ИСЗ. Показано, что наиболее эффективным методом уменьшения их влияния является сверточное кодирование, обеспечивающее увеличение отношения сигнал/шум на 6 - 7 дБ.

В силу высокой стоимости аренды спутниковых каналов представляет интерес анализ эффективности различных дисциплин обслуживания с точки зрения минимизации числа каналов при использовании ССС для решения задач УВД. В системах массового обслуживания (СМО) типа ССС возможна различная организация фонда каналов. В системе 1-го типа весь фонд разбивается на 3 группы: 1-ю - для обслуживания приоритетных, 2-ю - неприоритетных и 3-ю - любых требований. Причем, 3-я группа используется при невозможности использования в силу занятости всех каналов одной из двух остальных групп. В системе 2-го типа все поступающие требования обслуживаются полнодоступной группой до полного занятия всех ее каналов, после чего приоритетные требования обслуживаются оставшейся группой каналов, а неприоритетные получают отказ либо ставятся в очередь на дообслуживание.

Если требования высокого приоритета могут прерывать обслуживание требований низкого приоритета при отсутствии каналов для их обслуживания, дисциплина обслуживания называется дисциплиной с абсолютным приоритетом.

На рис. 9 представлены зависимости числа каналов систем 1-го (а) и 2-го (б) типов от числа ВС в зоне обслуживания при различных дисциплинах обслуживания и вероятностях отказов от обслуживания неприоритетных требований в системах без абсолютного приоритета (индекс 1) и с ним (индекс 2).

Из приведенных зависимостей видно, что 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 обеспечивает существенный выигрыш по сравнению с системой, не использующей абсолютный приоритет, и является таким образом оптимальной с точки зрения минимума потребного числа каналов. Система с дообслуживанием прерванных сообщений имеет несколько большее число требуемых каналов. В то же время

возможность окончания обслуживания является ценным качеством этой системы для ее применения в ССС.

При УВД с АЗН информация о координатах м ВС в дискретные моменты О 400 800 1200 о 400 800 1200 времени передается в

а) б) центр УВД, где путем экс-

Рис. 9(1- система без абсолютного приоритета, траполяции восстанавли-2 - система с абсолютным приоритетом и вается непрерывная траек-

дообслуживанием, 3 - то же с потерями) тория движения ВС, что

N

28 24 20 16 12

Ратк1

Ротк2

<10"

< 10"

V

30 25 20 15

M 10

N

Patпк /

Ртк2 < ю2 У У/

/ //

г-

может служить источником дополнительной погрешности при отображении этой информации у диспетчера УВД.

При равномерном прямолинейном движении ВС в отсутствие возмущающих воздействий ошибка экстраполяции, в принципе, может быть сведена к нулю. Однако в реальных условиях ВС может осуществлять управляемый маневр, а также подвергаться воздействию атмосферных возмущений. Возникающую при этом ошибку будем называть динамической. Она максимальна в предположении, что ВС сразу после передачи сообщения АЗН осуществляет максимально допустимый маневр при наиболее неблагоприятном атмосферном воздействии.

При движении ВС ГА по трассе единственным допустимым маневром, не считая смены воздушного эшелона, является горизонтальный вираж, осуществляемый вводом ВС в движение по окружности путем изменения угла крена. Максимальная интенсивность виража определяется минимальным радиусом разворота R¡¡, определяемым, в свою очередь, максимальным допустимым углом крена у и максимальной истинной воздушной скоростью ВС К- Наиболее неблагоприятным воздействием является ветер, направленный по нормали к линии экстраполяции и имеющий наибольшую скорость Umax.

Максимальная величина бокового отклонения (БО) ВС от линии экстраполяции за время экстраполяции Av|/0 определяется выражением (3), а результирующая ошибка определения местоположения ВС - выражением (4). При этом время экстраполяции Ai слагается из периода обновления информации при АЗН Т и задержки (5) при передаче сообщения АЗН.

Ахд (А/)= «óleos Ayo - eos (Д\|/0 + VUM/й„)] + U^ At, (3) АХАЗН — Д*И + ÁXd (&Í) у (4) т, = тр + Tan + v + тс (5)

На рис. 10 показан характер зависимости динамической ошибки от времени экстраполяции при различном сочетании влияющих на нее факторов. Истинная воздушная скорость принята равной 250 км/час. Кривая 1 соответствует равномерному прямолинейному движению ВС при скорости бокового ветра 50 м/с; кривая 2а - маневру при отсутствии бокового ветра, крене 3° и отсутствии отклонения линии движения ВС от линии экстраполяции Луо в момент передачи предыдущего сообщения; кривые 2в и 2с - при кренах 15° и 30° (максимально допустимом для ВС ГА), соответственно, и тех же остальных параметрах, что и для кривой 2а; кривая 3 - маневру при отклонении линии движения ВС от линии экстраполяции 12°, крене 30° и отсутствии бокового ветра; кривая 4а - маневру при скорости бокового ветра 50 м/с и тех же остальных параметрах, что и для кривой 3; кривая 4в - маневру при отклонении линии движения ВС от линии экстраполяции 90°, крене 30° и скорости бокового ветра 50 м/с.

Как видим, динамическая ошибка возрастает с увеличением времени экстраполяции и может во много раз превышать ошибку измерения. Для уменьшения динамической ошибки необходимо уменьшение периода обновления информации при АЗН (в настоящее время он принят равным 10 с), а также уменьшение задержки при передаче сообщений АЗН.

Была проанализирована эффективность предложенного метода уменьшения аппаратурной составляющей задержки при передаче сообщений АЗН, связанной с конечным временем синхронизации системы передачи. Для простоты оценка допол-

нительной позиционной (6) и результирующей (7) ошибок проводилась для случая равномерного прямолинейного движения ВС по трассе. Их величина позволяет ориентировочно оценить ошибку, вызванную рассматриваемым фактором, при маневрировании ВС.

А = (2... 3) Увс Тс, Тс= (100... 120) Т, Г= 1/9=>А м =100 Увс [км/час]/ 3 [бит/сек],

км

(6)

-Л

а +Д

(7)

ошибки примени-

ла с

10 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

Рис. 10

Оценка проводилась тельно к случаю использования в качестве средства навигации АП СРНС и передачи сообщений АЗН со скоростью 3 =600 бит/с. Анализ показал, что за счет аппаратурной составляющей задержки при передаче сообщений ошибка возрастает в 3 раза (с 50-ти до 150-ти метров).

Предложен метод уменьшения позиционной ошибки. Его суть состоит в принудительной синхронизации следящих систем фазовой автопод-

стройки частоты и тактовой синхронизации, размыкаемых в начальный момент, которая осуществляется по разовому отсчету рассогласования. При этом время синхронизации и, соответственно, величина дополнительной погрешности уменьшается в5-12раз.

Была также проанализирована возможность повышения достоверности передачи данных и улучшения динамических характеристик системы синхронизации за счет навигационной поддержки последней от АП СРНС. Анализ показал, что навигационная поддержка позволяет снизить вероятность ошибки на бит в 2 - 3 раза и в 3-4 раза снизить время переходного процесса в системе синхронизации.

В третьей главе диссертации анализируется возможность повышения точности отображения воздушной обстановки (ВО) и эффективности принятия решений по устранению потенциально конфликтных ситуаций при УВД с АЗН на основе использования высокоточного средства навигации ВС - АП СРНС.

Система отображения информации (СОИ) при УВД с АЗН функционально аналогична СОИ при процедурном контроле (ПК), используемом при традиционной технологии УВД. Основным средством отображения ВО при ПК является диспетчерский график в виде отрезка прямой в координатах «время - путь», на котором диспетчер ПК на основании информации от диспетчера смежного сектора УВД и экипажа ВС делает отсечки о времени, месте и высоте входа в зону и прогнозируемых времени и месте его выхода из зоны.

Низкая точность диспетчерского графика связана с ручным вводом данных, неточностью определения времени входа ВС в зону и выхода из нее, неточностью определения скорости ВС, погрешностью моделей, используемых для учета влияния ветра на движение ВС, а также с тем, что отображаются не фактические, а прогнозируемые координаты ВС. В результате максимальная погрешность отображения ВО при горизонтальном полете в зоне с поперечным размером 300 км с доверительной вероятностью 0,997 равна 31,5 км, что соответствует трем среднеквадратиче-ским отклонениям (СКО). При этом на диспетчерском графике отображается не фактическая, а назначенная высота полета ВС.

Еще большая погрешность имеет место при маневрировании ВС в вертикальной плоскости. Это связано с тем, что воздушная скорость ВС с изменением высоты полета меняется по довольно сложному закону. В результате фактическая линия движения ВС на диспетчерском графике «время - путь» отличается от расчетной (прямой) линии. При этом дополнительная погрешность при маневрировании ВС в вертикальной плоскости может достигать 20 - 30 км.

Она может быть уменьшена до величины 2 - 6 км путем ее компенсации с использованием аппроксимации

Д5(0 =A,t + А2(2 + А3Г}, А, = 0,6 К,0 [0,6 - 0,0123 (45 - /„*)],

{о)

Аг = [-0,1066 + 0,0111 (10 - )), Аз = [6,264 - 0,5346 (10 - F,0)] • 10^.

Из проведенного анализа можно сделать вывод о нецелесообразности использования диспетчерского графика «время - путь» для отображения ВО при УВД с АЗН вследствие низкой точности этого способа.

Рассмотрим возможные пути повышения точности отображения ВО. Хотя переход на технологию УВД с АЗН и связывают обычно с переходом на спутниковую технологию навигационных определений ВС, введение режима АЗН возможно и при использовании традиционных средств навигации ВС, таких как радиотехническая система ближней навигации (РСБН), угломерно-дальномерная система VOR/ДМЕ, доплеровский измеритель скорости и угла сноса (ДИСС).

Была проанализирована зависимость максимальной погрешности в определении дальности до радионавигационной точки (РНТ) при движении ВС вдоль трассы от интервала между корректировками метки ВС в СОИ ^сои

= тх + Ъах « W{m,_ + С„)+ 3$Уа1т f+cr2B+ аг„кр + + MfV(0,017SUf). (9)

где W - путевая скорость ВС, т, и а, - среднее значение и СКО времени ввода информации, <sd,gw и аокр - СКО погрешностей измерения дальности, скорости ВС и округления показаний индикатора дальности, U - средняя скорость ветра, i^o» ~ интервал обновления информации в СОИ, тх и ох -среднее значение и СКО отображения дальности. При расчете полагалось, что дальность измеряется ДМЕ, а скорость ВС - ДИСС.

Расчеты показали, что сразу после корректировки погрешность существенно (в 5 - 8 раз) меньше, чем при использовании диспетчерского графика и составляет 4,1 км. Она заметно возрастает с увеличением времени корректировки и при интервале между корректировками 10 мин и СКО погрешности измерения скорости 16 и 9 км/час составляет 17,5 и 16 км, соответственно.

Существенно заметнее может быть повышена точность отображения ВО при переходе к технологии УВД с АЗН с использованием в качестве средства навигации ВС АП СРНС. Это связано как с высокой точностью навигационных определений с помощью АП СРНС, так и с большой размерностью вектора измерений

x = (x,y,z,&T,Vx,Vr,Vt,V&r). (10)

включающего в себя помимо координат ВС сдвиг бортовой шкалы времени (БШВ) относительно системного времени, составляющие скорости ВС и скорость изменения сдвига БШВ.

Показано, что при этом максимальная погрешность составляет 713 м, что примерно в 6 раз меньше, чем в случае использования при АЗН традиционных средств навигации.

Аналогичные расчеты максимальной погрешности отображения бокового отклонения (БО) от оси трассы

-^(»ГИю+З^-И'юК. +t0c6oHH)+^{Wso<rJ + <rl+<r1„Kp , (11) где (ТЕ0 ^Mfa'f+faf, в случае использования традиционных средств навигации при дальности Д от ВС до РНТ равной 100 км дают значение 5,3 км, что больше погрешности определения дальности (4,1 км). Это связано с тем, что в угло-мерно-дальномерных системах погрешность определения БО возрастает с увеличением дальности.

В случае использования в качестве средства навигации ВС АП СРНС, погрешность определения БО наоборот меньше, чем погрешность определения дальности (178 м и 713 м, соответственно).

Заметим, что погрешность за счет временной дискретизации при передаче навигационных данных в случае использования АП СРНС может быть уменьшена, поскольку в современных модификациях АП данные выдаются с интервалом 0,1 с . Если в таком темпе данные передавать на борт ВС, то погрешность за счет дискретизации составит для дальности 23,6 м, а для БО 0,83 м. При этом, поскольку объем навигационных данных, как показывает анализ, составляет 730 бит, то потребная скорость передачи составит 7,3 кбит/с, что приемлемо, поскольку скорость передачи данных в современных системах обмена данными (СОД) составляет 9,6 кбит/с.

Остановимся на путях повышения эффективности принятия решений диспетчером УВД по устранению конфликтных ситуаций при УВД с АЗН. Типичной потенциально конфликтной ситуацией, требующей вмешательства диспетчера УВД, является задача разрешения или запрещения пересечения ВС встречного занятого эшелона. Обычно разрешение такой конфликтной ситуацией осуществляется путем смены эшелона одним из ВС. При этом задачей диспетчера УВД является расчет минимальной вертикальной скорости осуществляющего маневр ВС, обеспечивающей безопасное расхождение ВС,

yt =Ah.Wl+Wl , (12) _ /, " h ~

где стЕ = [а„, (/„ -/6 )/(fVi + Щ)]2+ °оI " СКО от среднего значения расстояния

между ВС в момент пересечения ВС занятого эшелона, WlnW1- средние скорости

конфликтующих ВС, ДА и /0 -вертикальный интервал и расстояние между ВС в момент начала снижения одного из них, 1б -безопасный интервал сближения, стс и ст^ -СКО погрешностей измерения дальности и скорости ВС.

Значения минимальной вертикальной скорости ВС, полученные для типовых исходных данных (Щ = Щ = 850 км/час, АЛ = 2АЭ = 1 км, !б = 1У] = 35 км, /0 = 110 км, ofj; = 10 км (традиционные средства), aD = 40м и а№ =3,6 км/ч (спутниковые средства)) при использовании традиционных и спутниковых средств навигации ВС, равны 360 и 24,3 км/ч, соответственно. Как видим, использование АП СРНС позволяет примерно в 15 раз снизить значение минимальной вертикальной скорости маневрирующего ВС, что существенно облегчает задачу безопасного расхождения ВС.

Использование в качестве навигационного средства ВС АП СРНС в сочетании с переходом к технологии УВД с АЗН позволяет реализовать более рациональный способ разрешения рассматриваемой конфликтной ситуации - без маневрирования ВС в вертикальной плоскости, а именно: путем изменения скорости одного из конфликтующих ВС.

При этом на основании передаваемых с борта ВС данных о значениях плановых составляющих скоростей конфликтующих ВС производится расчет продольного и бокового интервалов между ВС:

/,(/о + кД/) = 1У0 + (УУ1 - УУ{) к ДU ho = 'у Со). (13)

Ш9 + КА1)="1,ч + (УХ1-УХ1)кА1, /,0 = 4('о) (14)

пока выполняется неравенство ly (f0 + к А/) < ly [f0 + (к -1) A/J.

По окончании расчета определяется минимальный продольный интервал 1УтЫ = 1У [к + (к -1) А/ в момент пересечения путей ВС („¡п = t<, + (к -1) Ai. Если этот интервал меньше интервала, определяемого нормой продольного эшелонирования, производится расчет минимального продольного интервала при изменении скорости Диодного из ВС в пределах + 20 км/час до выполнения условия 1Упйп > 1Уэ , определяемого нормой продольного эшелонирования. Одновременно проверяется условие выполнения нормы бокового эшелонирования 1Хт/п |дц, ä 1Х}.

Данный способ разрешения конфликта предполагает привязку к единой шкале времени часов диспетчера УВД и ВС. В качестве датчика автономной системы единого времени может служить АП СРНС, обеспечивающая с доверительной вероятностью 0,95 точность ~ 5,2 • 10"8 с , соответствующую двум СКО.

Заключение

Диссертация направлена на решение актуальной, имеющей важное народнохозяйственное значение задачи повышения эффективности систем УВД с АЗН путем совершенствования методов и средств передачи и отображения навигационной информации, передаваемой в центр УВД.

В результате проведенных исследований получены следующие основные научные результаты:

1. Проведен анализ факторов, влияющих на задержку навигационных данных, передаваемых при УВД по традиционным каналам связи MB и ДКМВ диапазонов н и спутниковым каналам, и дана оценка влияния этой задержки на точность отображения информации о воздушной обстановке при УВД с АЗН.

2. Выработаны рекомендации по путям повышения достоверности передачи

данных при УВД с АЗН по традиционным и спутниковым каналам связи и минимизации числа рабочих каналов при передаче сообщений различной приоритетности с использованием ССС.

3. Предложены способы уменьшения погрешности отображения воздушной обстановки при УВД с АЗН, связанной с задержкой в передаче навигационных данных, основанные на оптимизации по быстродействию системы синхронизации канала передачи данных и совместной обработке связного и навигационного сигналов.

4. Проведен сравнительный анализ точностей отображения воздушной обстановки при УВД с АЗН для случаев корректировки положения ВС с помощью угло-мерно-дальномерных систем типа УОЯ/ЬМЕ и с помощью СРНС типа ГЛОНАСС/вРЗ и предложен способ разрешения потенциально конфликтной ситуации - пересечения ВС встречного занятого эшелона с использованием поступающих от аппаратуры потребителей (АП) СРНС данных о параметрах движения конфликтующих ВС.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Задержка в передаче навигационных данных по каналам связи существенно снижает эффективность использования высокоточного средства навигации ВС - АП СРНС при переходе на перспективную технологию УВД с АЗН из-за возрастания погрешности отображения воздушной обстановки.

2. Переход на спутниковую технологию в связном сегменте интегрированной системы связи, навигации и наблюдения позволяет существенно расширить ее функциональные возможности по обеспечению полетов ВС. Вместе с тем, рост интенсивности воздушного движения, сопровождающийся ростом интенсивности радиообмена, приводит к увеличению задержки в передаче сообщений при УВД, связанной с очередями на обслуживание в ССС. В этой связи сохраняется необходимость использования при УВД, и в частности, при УВД с АЗН, традиционных систем связи МВ и ДКМВ диапазонов.

3. В связи с высокими требованиями к достоверности передачи навигационных данных при УВД с АЗН использование для этой цели систем связи МВ и ДКМВ диапазонов, подверженных воздействию интенсивных атмосферных и индустриальных помех, требует принятия мер по уменьшению их влияния. При традиционно используемой корреляционной обработке смеси сигнала и помех, не являющейся оптимальной при квазиимпульсных помехах рассматриваемого типа, приемлимая вероятность ошибки на бит (не выше 10"5) обеспечивается лишь при применении свер-точных кодов высокой сложности в сочетании с перемежением данных. Оптимизация обработки смеси сигнала и помех путем предельного ограничения смеси обеспечивает приемлимую вероятность ошибки и при более простых блочных кодах без перемежения данных.

4. Наибольшее влияние на спутниковые каналы связи оказывают интермодуляционные помехи, обусловленные нелинейностью ретранслятора ИСЗ. Наиболее эффективным методом уменьшения влияния интермодуляционных помех в ССС является сверточное кодирование, обеспечивающее энергетический выигрыш 6-7 дБ. Число каналов ССС, требуемых для организации связи с ВС при УВД, может быть минимизировано с использованием абсолютного приоритета, при котором поступление сообщений высокого приоритета может прерывать обслуживание сообщений более низкого приоритета.

5. Одним из основных факторов, ограничивающих возможность передачи навигационных данных при УВД с АЗН по цифровому каналу связи является конечное время его синхронизации, снижающее точность отображения воздушной обстановки. Эффективными способами уменьшения влияния этого фактора являются оптимизация по быстродействию системы синхронизации канала передачи данных и ее поддержка со стороны навигационного канала интегрированной системы связи и навигации.

6. Традиционный метод отображения воздушной обработки при УВД в отсутствие радиолокационного контроля, основанный на использовании диспетчерского графика «время - путь», не может быть взят за основу при переходе на перспективную технологию УВД с АЗН в связи с высокими трудоемкостью и сложностью ввода и считывания информации и относительно невысокой точностью метода, особенно при переменном профиле полета; невозможностью отображения движения ВС, следующих вне трасс, а также невозможностью отображения бокового отклонения ВС от оси траектории и отображения высоты полета в процессе ее снижения или набора.

7. Широкое внедрение АП СРНС в практику навигационного обеспечения ВС позволяет существенно повысить точность отображения воздушной обстановки при УВД с АЗН и расширить возможности диспетчера по разрешению потенциально конфликтных ситуаций путем использования информации о составляющих скорости ВС, включаемых в состав определяемого вектора состояния ВС, а также использования АП СРНС в качестве локальной системы единого времени.

Основные публикации по теме диссертации В изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования материалов диссертаций:

1. Вычужанин В.Б. Повышение точности отображения воздушной обстановки за счет перехода на спутниковую технологию навигационных определений ВС при УВД с автоматическим зависимым наблюдением. Научный вестник МГТУ ГА, № 112,2007, с. 121 -124.

2. Вычужанин В.Б. Повышение эффективности принятия решений диспетчером УВД по устранению конфликтных ситуаций при использовании СРНС. Научный вестник МГТУ ГА, № 112,2007, с. 125 - 128.

3. Вычужанин В.Б., Рубцов Д.В. Динамические ошибки определения координат воздушного судна при управлении воздушным движением с автоматическим зависимым наблюдением. Научный вестник МГТУ ГА, № 117,2007, с. 174 -178.

4. Вьгчужанин В.Б., Рубцов Д.В. Метод расчета статистических характеристик линии передачи данных в системах УВД с автоматическим зависимым наблюдением. Научный вестник МГТУ ГА, № 107,2006, с. 165 - 169.

5. Вычужанин В.Б., Рубцов Д.В. Повышение точности отображения воздушной обстановки и эффективности принятия решений при УВД с автоматическим зависимым наблюдением путем использования спутниковой технологии навигационных определений. Научный вестник МГТУ ГА, № 121,2007, с. 151 -153.

В других научно-технических изданиях:

6. Вычужанин В.Б., Борсоев В.А. Методы повышения достоверности передачи данных по спутниковым каналам связи при УВД с автоматическим зависимым наблюдением. Сборник научных статей Красноярского государственного техническою университета «Современные проблемы радиоэлектроники». - М.: Радио и связь, 2006, с. 507 - 510.

7. Вычужанин В.Б. Анализ эффективности помехоустойчивого кодирования в каналах связи систем УВД с АЗН при корреляционной обработке сигнала в условиях квазиим-

пульсных помех. Сборник научных статей Красноярского государственного технического университета «Современные проблемы радиоэлектроники». - М.: Радио и связь, 2006, с.498 - 501.

8. Вычужанин В.Б., Рубцов В.Д. Влияние оптимизации обработки сигнала в условиях действия квазиимпульсных помех на эффективность помехоустойчивого кодирования в каналах связи систем УВД с АЗН. Сборник научных статей Красноярского государственного технического университета «Современные проблемы радиоэлектроники». - М: Радио и связь, 2006, с. 511 - 513.

9. Вычужанин В.Б. Точность отображения воздушной обстановки при УВД с автоматическим зависимым наблюдением с использованием спутниковой технологии навигационных определений ВС. Сборник научных шлей «Современные проблемы радиоэлектроники». -Красноярск Сибирский федеральный университет, Политехнический инеппут, 2007, с. 174 -175.

10-Вычужанин В.Б., Борсоев В.А. Повышение эффективности принятия решений при УВД с автоматическим зависимым наблюдением за счет использования СРНС. Сборник научных статей «Современные проблемы радиоэлектроники». -Красноярск; Сибирский федеральный университет, Политехнический институт, 2007, с. 172 -173.

11.Вычужанин В.Б. Количественная оценка информации о динамической воздушной обстановке при УВД с автоматическим зависимым наблюдением адресного типа. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», посвященной 35-летию со дня основания Университета. - М.: МГТУ ГА, 2006, с. 148.

12.Вычужанин В.Б. Оценка эффективности информационного обеспечения диспетчера при УВД с автоматическим зависимым наблюдением. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», посвященной 35-летию со дня основания Университета. - М.: МГТУ ГА, 2006, с. 149.

13.Вычужанин В.Б. Повышение точности отображения воздушной обстановки с использованием СРНС при УВД с автоматическим зависимым наблюдением адресного типа. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», посвященной 35-летию со дня основания Университета. - М.: МГТУ ГА, 2006, с. 149.

14.Вычужанин В.Б. Эффективность помехоустойчивого кодирования в каналах передачи данных систем УВД и дифференциальных подсистем СРНС в условиях индустриальных и атмосферных помех. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества». - М: МГТУ ГА, 2008, е., 140.

Соискатель

Печать офсетная 1,12 усл.печ.д.

Подписано в печать 03.12.08 г. Формат 60x84/16 Заказ № 71 /о

1,04 уч.-изд. л. Тираж 80 экз.

Московский государственный технический университет ГА 125993 Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20 Редащионно-тдателъский отдел 125493 Москва, ул. Пулковская, д.ба

© Московский государственный технический университет ГА, 2008

Введение.

1. Анализ эффективности использования авиационных систем связи при УВД.

1.1. Критерии эффективности использования авиационных систем связи.

1.2. Анализ эксплуатационных возможностей традиционных средств связи при УВД.

1.3. Анализ эксплуатационных возможностей спутниковых систем связи при УВД.

1.4. Ограничения, накладываемые на допустимую задержку передачи навигационных данных при УВД с автоматическим зависимым наблюдением.

Актуальность проблемы. Основными и важнейшими задачами системы управления воздушным движением (УВД) являются задачи обеспечения безопасности, экономичности и регулярности воздушного движения [1 - 3]. Их решение обеспечивается на этапах организации, планирования и непосредственного УВД [1], в котором принимает участие такое звено контура УВД как человек. Эффективность непосредственного УВД в значительной степени определяется эффективностью принятия решения (ПР) диспетчером УВД [3 - 7]. Принятие решения диспетчером УВД обеспечивается с помощью средств радиолокационного (РЛК) и процедурного контроля (ПК) воздушного движения (ВД) [8].

Недостатками РЛК являются его высокая стоимость, невозможность 100%-го перекрытия воздушного пространства, а иногда и отсутствие экономической целесообразности такого перекрытия, относительно невысокая надежность средств РЛК: возможность их полного или частичного отказа и возможность появления ложных меток воздушных судов (ВС) [4, 8 - 13]. Это делает невозможным обеспечить абсолютную надежность РЛК и обуславливает необходимость перехода на перспективную технологию УВД с автоматическим зависимым наблюдением (АЗН), при которой навигационная и другая необходимая для осуществления УВД информация по каналам связи передается в центр УВД.

Следует добавить, что система УВД России функционирует в условиях, которые существенно отличаются от условий функционирования УВД в Европе и США. Этими особенностями являются огромная территория нашей страны, высокая стоимость обслуживания средств радиолокации, навигации и связи в удаленных регионах, а также низкая интенсивность ВД в ряде регионов. Поэтому, если в развитых странах мира с высокой плотностью ВД воздушное пространство перекрыто радиолокационным контролем до трех крат и более, то в России обеспечить многократное перекрытие воздушного пространства радиолокационным контролем невозможно по экономическим соображениям [8]. Сеть воздушных трасс (ВТ) России перекрыта полем первичных РЛС на 94 и 90% на высотах 6000 и 10000 м и только на 28% - полем вторичных радиолокаторов (ВРЛ). В регионах Сибири и Дальнего Востока, а также в районах прохождения транссибирских маршрутов международных ВТ имеются значительные (до 800 км) участки, не охваченные радиолокационным контролем [8]. При этом многие радиолокаторы России выработали свой ресурс. Все это делает радиолокационный контроль в воздушном пространстве России менее надежным, чем в развитых странах мира и обуславливает необходимость использования систем УВД с АЗН.

Вместе с тем, в соответствии с прогнозом ИКАО развития воздушного транспорта до 2010 г. объем мировых перевозок, измеряемый в пассажирокилометрах, будет возрастать в среднем ежегодно на 4,5%. [14].

В соответствии с данными Главного Центра (ГЦ) планирования и регулирования потоков ВД в 20 секторах районных центров (РЦ) России ожидается появление критических, а в 400 секторах - предкритических ситуаций [15]. При этом под критической понимается ситуация, когда загруженность секторов превышает «предельно допустимое количество ВС в час», а под предкритической - «допустимое количество ВС в час».

В некоторых секторах РЦ России в часы пик наблюдается до 15 - 20 ВС на связи одновременно. Однако диспетчерский график, который используется почти во всех РЦ России, не обеспечивает безопасность ВД при загруженности диспетчера более чем 4-8 ВС [16]. Все это свидетельствует об острой необходимости разработки систем УВД с АЗН, технические предпосылки к широкому внедрению которых в гражданскую авиацию (ГА) созрели в связи с появлением высокоточных средств навигации ВС - спутниковых радионавигационных систем (СРНС) типа ГЛОНАСС (РФ) и GPS (США).

При этом отечественная СРНС ГЛОНАСС при работе по открытому коду пониженной точности (ПТ) при полностью развернутой орбитальной группировке из 24-х КА обеспечивает глобальную навигацию ВС с максимальной погрешностью (с доверительной вероятностью 0,95, что соответствует двум значениям среднеквадратической ошибки (СКО)) определения координат, в плане (горизонтальной плоскости): 60 м в годы максимальной солнечной активности и 30 м - в годы минимальной солнечной активности, и по высоте: 100 м и 50 м, соответственно. Погрешности навигационных определений в СРНС GPS примерно в 1,5 раза выше, чем в СРНС GPS [18].

Функциональные возможности СРНС, в том числе и применительно к решению задач УВД с АЗН, существенно возрастут в связи с планируемым в 2007 I году открытием для гражданских пользователей кода высокой точности (ВТ) СРНС ГЛОНАСС, обуславливающего более высокие по сравнению с кодом ПТ точности местоопределения ВС.

Следует отметить, что, если вопросы построения навигационного сегмента системы УВД с АЗН достаточно подробно освещены в литературе [17 - 22], то вопросы построения связного сегмента, имеющего важное значение, в особенности для систем УВД с АЗН, менее проработаны и поэтому требуют проведения дополнительных исследований. Воздушная авиационная связь, предназначенная для взаимодействия экипажей и диспетчерского состава УВД, замыкает контур УВД по линии «диспетчер - ВС». Ее ухудшение приводит к увеличению загрузки диспетчера, что может приводить к снижению безопасности полетов. Наземная авиационная связь предназначена для обеспечения взаимодействия диспетчерских пунктов службы движения и управления производственной и технологической деятельностью других служб ГА.

В настоящее время на этапе проектирования системы связи рассчитываются на худшие условия использования: максимальную интенсивность воздушного движения (ИВД) и продолжительность обслуживания, превышающую среднее значение, что гарантированно обеспечивает требования по безопасности полетов ВС. Однако в реальных условиях эксплуатации наихудшие условия бывают кратковременными. Имеющуюся функциональную избыточность можно рассматривать как резерв для повышения эффективности систем связи.

Особо остро эта проблема стоит для дорогостоящих спутниковых систем связи (ССС), представляющих особый интерес для систем УВД с АЗН в силу возможности обеспечения с их помощью большой рабочей зоны. Дело в том, что существующие каналы радиосвязи метрового (MB) и декаметрового (ДКМВ) диапазонов являются индивидуальными для определенных абонентов и повышение эффективности их использования касается, в первую очередь, этих абонентов. Другая картина наблюдается в ССС. Являясь коллективными средствами связи, при освобождающихся ресурсах они могут быть использованы для других целей. При этом ССС обладают важным свойством - возможностью перераспределения связных ресурсов в зависимости от потребности в них, определяемой на основании прогноза информационного обмена с учетом динамики изменения ИВД; наличия традиционных средств связи и других эксплуатационных факторов [23, 24].

Таким образом, с появлением ССС проблему повышения использования связных ресурсов при обеспечении полетов ВС необходимо рассматривать для отдельной зоны воздушного пространства или целого региона.

Основной сферой применения спутниковых систем в ГА является обеспечение международных полетов ВС, полетов в полярных районах на местных воздушных линиях (MBJI) и использование их при проведении специальных работ с применением авиации [25]. По крайней мере, на начальном этапе внедрения ССС в ГА они будут примеряться совместно с традиционными средствами связи.

Эффективность комплексного использования традиционных и перспективных средств связи определяется рациональным разделением между ними функций в зависимости от эксплуатационных факторов, характерных для конкретных зон воздушного пространства. Так как основными функциями средств связи являются обеспечение связи и наблюдения за ВС, эффективность их функционирования удобно оценивать точностью выдерживания ВС заданной траектории полета.

При передаче сообщений по каналам авиационной связи установлены допустимые задержки передачи для разных категорий сообщений. В частности, для аварийных сообщений и сообщений по тактическому УВД - 1 с, для сообщений по стратегическому УВД - 5 с, для сообщений по регулярности полетов - 10 с, для метеосообщений несрочного характера - 30 с. Допустимые задержки передачи связаны с необходимой точностью выдерживания траекторий полета, в основном, при передаче управляющих сообщений, обеспечивающих своевременное предотвращение выхода ВС за пределы трассы.

Функции наблюдения за ВС по точности выдерживания траекторий полета для традиционных систем связи связаны с передачей речевых сообщений, а для спутниковых систем, в первую очередь, с внедрением режима АЗЫ.

К системам связи, используемым при УВД с АЗН, наряду с требованием по минимизации задержки в передаче сообщений типа навигационных данных, передаваемых с борта ВС в центр УВД, связанным с тем, что их «старение» приводит к искажению наблюдаемой диспетчером воздушной обстановки (ВО), предъявля

I ется повышенное требование по достоверности передаваемых данных. Последнее требование обусловлено тем, что их искажение может служить предпосылкой к летному происшествию и, следовательно, к снижению безопасности полетов. При этом требования по минимизации задержки в передаче сообщений и повышения их достоверности, в известной степени, противоречивы, поскольку, например, использование для повышения достоверности передаваемых сообщений систем с «переспросом» приводит к увеличению задержки в передаче сообщений.

Возможности АЗН в части разрешения потенциально конфликтных ситуаций (ПКС) при УВД расширяются при переходе от вещательного АЗН (АЗН-В) к адресному (АЗН-А), при котором по запросу диспетчера в центр УВД может передаваться дополнительная информация от экипажей конфликтующих ВС. В этой связи представляет интерес рассмотрение вопросов, касающихся содержательной стороны передаваемых сообщений. Тем более что внедрение в авиационную практику спутниковых средств навигации позволяет расширить вектор наблюдения путем включения в него помимо координат ВС в трехмерном пространстве составляющих его скорости по этим координатам. Кроме того, аппаратура потребителей (АП) СРНС может служить датчиком точного времени [26].

Важное значение при УВД с АЗН имеют вопросы совершенствования способов отображения данных о воздушной обстановке (ВО) у диспетчера УВД, переданных по каналам связи с ВС, находящихся в зоне УВД.

Следует отметить, что проблемы достоверного отображения информации о ВО при УВД с АЗН в значительной степени перекликаются с общими проблемами процедурного контроля (ПК) при УВД. Используемые при ПК способы отображения ВО ориентированы, в основном, на традиционную технологию УВД и ручные методы ввода информации [27]. В настоящее время созрели технические предпосылки для разработки средств отображения информации о ВО при УВД на основе современной компьютерной техники и современного программного обеспечения. В то же время такая разработка невозможна без разработки методологической базы их создания, учитывающей возможности, открывающиеся в связи с внедрением в авиационную практику спутниковых технологий, в частности высокоточных средств спутниковой навигации, предоставляющих экипажу ВС расширенный вектор определяемых навигационных параметров, и средств спутниковой связи, позволяющих получать необходимую для УВД информацию от смежных зон УВД. Кроме того, необходим учет имеющей место тенденции к интегрированию средств связи, навигации и наблюдения при УВД в рамках концепции Международной организации гражданской авиации (ИКАО) С^/АТМ [28].

Из теоретических работ, посвященных вопросам совершенствования средств отображения информации-при УВД на основе современных информационных технологий следует отметить работы [29 - 31]. Недостаточная теоретическая проработка вопросов адекватного отображения информации, предоставляемой диспетчеру УВД, может сказаться на эффективности его деятельности и эффективности УВД в целом с точки зрения обеспечения требуемого уровня безопасности полетов [31, 33].

В настоящее время разработчиками систем УВД России делаются попытки разработать средства отображения информации при УВД, базирующиеся на использовании компьютерной техники. Так, в Волгоградском РЦ Единой системы организации ВД (ЕС ОрВД) установлено устройство комплексного преобразования и отображения информации «Строка - Ц», разработанное ОАО «РИМАР» (г. С.-Петербург). Что касается зарубежного опыта, то известная форма «Томпсон» для решения задач ПК разработала электронные стрипы, представляющие собой изображения обычных бумажных стрипов на экране. Однако они не позволяют осуществлять УВД при отказе радиолокатора, то есть, по сути, не выполняют свою основную функцию. Аналогичным образом, поскольку в системе отображения «Строка - Ц» информация о воздушной обстановке в зоне УВД представлена в виде электронного диспетчерского графика, эта система обладает всеми его недостатками: низкой точностью отображения ВО, сложностью ввода и считывание информации и др. Рассмотрению перечисленного круга вопросов и поиску путей повышения эффективности систем УВД, и в первую очередь, систем УВД с АЗН, за счет совершенствования методов и средств передачи и отображения информации, поступающей диспетчеру, и посвящается настоящая диссертация, что обуславливает актуальность ее темы.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка методов повышения эффективности систем УВД с автоматическим зависимым наблюдением путем совершенствования методов и средств передачи и отображения навигационной информации, передаваемой в центр УВД.

Для достижения поставленной цели необходимо было решение следующих задач:

1. Анализ эксплуатационных возможностей традиционных и спутниковых средств связи при УВД.

2. Разработка методов повышения достоверности и оперативности передачи навигационных данных по MB, ДКМВ и спутниковым каналам связи при УВД с автоматическим зависимым наблюдением (АЗН).

3. Анализ точности отображения воздушной обстановки традиционными средствами при УВД в отсутствие радиолокационного контроля.

4. Разработка методов повышения точности отображения воздушной обстановки и эффективности принятия решений по устранению конфликтных ситуаций при УВД с АЗН.

Методы исследований. При решении перечисленных задач в работе были использованы прикладные методы теории вероятностей, теории случайных процессов, теории оптимальной нелинейной фильтрации и методы математического моделирования.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые проведен системный анализ путей повышения эффективности систем УВД с АЗН путем совершенствования методов и средств передачи и отображения навигационной информации.

В работе получены следующие основные научные результаты:

1. Проведен анализ факторов, влияющих на задержку навигационных данных, передаваемых при УВД по традиционным каналам связи MB и ДКМВ диапазонов или спутниковым каналам, и дана оценка влияния этой задержки на точность отображения информации о воздушной обстановке при УВД с АЗН.

2. Получены оценки эффективности оптимизации алгоритмов обработки использования методов помехоустойчивого кодирования для повышения достоверности передачи навигационных данных при УВД с АЗН по традиционным и спутниковым каналам связи с учетом вероятностных характеристик помех в указанных каналах и выработаны рекомендации по минимизации числа рабочих каналов при передаче сообщений различной приоритетности с использованием спутниковых систем связи (ССС).

3. Предложены способы уменьшения дополнительной погрешности место-определения ВС при УВД с АЗН, связанной с задержкой передачи навигационных данных в центр УВД, основанные на оптимизации по быстродействию системы синхронизации канала передачи данных и ее навигационной поддержке от аппаратуры потребителей (АП) навигационной системы.

4. Разработаны математические модели системы отображения воздушной обстановки при УВД в отсутствие радиолокационного контроля, учитывающие нелинейность закона движения ВС и случайные воздействия на него, и предложены способы повышения точности отображения воздушной обстановки и эффективности принятия решений по разрешению потенциально конфликтных ситуаций при УВД с АЗЫ с использованием высокоточного определения координат ВС и составляющих его скорости по спутниковым радионавигационным системам (СРНС) типа ГЛОНАСС и GPS.

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретического анализа основных факторов, влияющих на достоверность и оперативность передачи навигационных данных по традициону ным и спутниковым каналам связи и отображению воздушной обстановки при УВД с АЗН.

2. Результаты математического моделирования влияния помеховых воздействий различного вида на эффективность оптимизации обработки и использования помехоустойчивого кодирования в каналах передачи навигационных данных при УВД с АЗН.

3. Способы повышения достоверности и оперативности передачи навигационных данных, точности отображения воздушной обстановки и эффективности принятия решений по разрешению конфликтных ситуаций при УВД с АЗН.

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

- повысить достоверность передачи навигационных данных по традиционным каналам связи MB и ДКМВ диапазонов и спутниковым каналам при УВД с АЗН путем оптимизации обработки сигнала с учетом вероятностных характеристик помех в каналах связи и использования методов помехоустойчивого кодирования информации;

- уменьшить дополнительную погрешность местоопределения ВС при УВД с АЗН, обусловленную задержкой передачи навигационных данных в центр УВД, путем совместной обработки сигналов в связном и навигационном каналах и оптимизации по быстродействию системы синхронизации связного канала;

- повысить точность отображения воздушной обстановки и принятия решений по разрешению потенциально конфликтных ситуаций при УВД с АЗН путем использования данных высокоточных навигационных определений ВС по СРНС;

- повысить безопасность полетов ВС за счет повышения достоверности и оперативности передачи навигационных данных, точности отображения воздушной обстановки при УВД с АЗН.

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

Апробация результатов. Материалы диссертации докладывались на Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», посвященной 35-летию МГТУ ГА (Москва, МГТУ ГА, 2006 г., 3 доклада) и на Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», посвященной 85 - летию гражданской авиации России Москва, МГТУ ГА, 2008 г.).

Публикации результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в 10-ти статьях и 4-х тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников.

Основные результаты, полученные в 3-й главе, состоят и следующем:

1. Проведен системный анализ точности отображения воздушной обстановки с использованием традиционных средств процедурного контроля типа диспетчерского графика и стриповой системы при УВД в отсутствие радиолокационного контроля для режимов горизонтального полета ВС и маневрирования в вертикальной плоскости.

2. Разработаны математические модели системы отображения информации о воздушной обстановке при УВД в отсутствие радиолокационного контроля, учитывающие нелинейность закона движения ВС при переменных профиле полета и режиме работы двигателей, а также случайные воздействия, обусловленные случайным распределением поля ветра и случайной величиной тяги двигателей.

3. Предложены способы повышения точности отображения воздушной обстановки при УВД с автоматическим зависимым наблюдением (АЗН) с использованием азимутально-дальномерных систем типа VOR/DME или РСБН и спутниковых радионавигационных систем (СРНС) типа ГЛОНАСС/GPS.

4. Предложены способы разрешения потенциально конфликтной ситуации (ПКС) при пересечении ВС встречного занятого эшелона с использованием данных о составляющих скорости маневрирующего ВС, поступающих от аппаратуры потребителей (АП) СРНС.

На основании результатов, полученных в главе 3, можно сделать следующие выводы:

1. Традиционный метод отображения воздушной обстановки при УВД в отсутствие радиолокационного контроля, основанный на использовании диспетчерского графика «время - путь», отличают относительно высокие трудоемкость и сложность ввода и считывания информации. Он не обеспечивает отображения бокового отклонения ВС от оси траектории и высоты полета в процессе ее снижения или набора, а также движения ВС, следующего вне трассы при нерасчетном спрямлении маршрута, обходе грозы, уходе на запасной аэродром и т.д. С учетом указанных недостатков, а также относительно невысокой точности метода, в особенности при переменном профиле полета ВС, он не может быть взят за основу при переходе на перспективную технологию УВД с АЗН.

2. Наиболее адекватно отражает фактическую воздушную обстановку при УВД в отсутствие радиолокационного контроля стохастическая модель ее отображения на фоне кары - схемы или географической карты, позволяющая отображать положение ВС в горизонтальной плоскости и предусмотренную планом полета высоту, а также возможные варианты ее изменения. При этом фактическое значение высоты должно отображаться по данным, поступающим от ВС по запросу диспетчера при возникновении ПКС.

3. Пока основной парк ВС гражданской авиации не оснащен АП СРНС, переход на перспективную технологию УВД с АЗН возможен с использованием навигационных определений ВС по азимутально - дальномерным системам типа УСЖЛЗМЕ или РСБН. Широкое внедрение в практику навигационного обеспечения ВС АП СРНС позволяет существенно повысить точность отображения воздушной обстановки при УВД сАЗН.

4. Переход на спутниковую технологию навигационных определений ВС с использованием АП СРНС наряду с повышением точности местоопределения ВС позволяет увеличить размерность определяемого вектора состояния ВС за счет включения в него кроме координат ВС и сдвига бортовой шкалы времени (БШВ) относительного системного времени составляющих путевой скорости ВС и скорости изменения сдвига БШВ, что расширяет возможности диспетчера по разрешению ПКС путем использования информации о составляющих скорости ВС, а также использования АП СРНС в качестве локальной системы единого времени.

Заключение

Диссертация направлена на решение актуальной, имеющей важное народно-хозяйственное значение, задачи повышения эффективности систем УВД с автоматическим зависимым наблюдением (АЗН) путем совершенствования методов и средств передачи и отображения информации, передаваемой в центр УВД.

В результате проведенных исследований получены следующие основные научные результаты:

1. Проведен анализ факторов, влияющих на задержку навигационных данных, передаваемых при УВД по традиционным каналам связи метрового (MB) и декаметрового (ДКМВ) диапазонов волн или спутниковым каналам, и дана оценка влияния этой задержки на точность отображения информации о воздушной обстановке при УВД с АЗН.

2. Выработаны рекомендации по совершенствованию методов повышения достоверности передачи данных при УВД с АЗН по традиционным или спутниковым каналам связи с учетом вероятностных характеристик помех в указанных каналах, а также рекомендации по минимизации числа рабочих каналов при передаче сообщений различной приоритетности с использованием спутниковых систем связи (ССС).

3.Предложены способы уменьшения погрешности отображения воздушной обстановки при УВД с АЗН, связанной с задержкой в передаче навигационных данных в центр УВД, основанные на оптимизации по быстродействию системы синхронизации канала передачи данных и совместной обработке связного и навигационного сигналов.

4. Разработаны математические модели системы отображения воздушной обстановки при УВД в отсутствие радиолокационного контроля, учитывающие нелинейность закона движения ВС при переменных профиле полета и режиме работы двигателей, а также случайные воздействия, обусловленные случайным распределением поля ветра и случайной величиной тяги двигателей.

5.Предложены способы повышения точности отображения воздушной обстановки при УВД с АЗН с использованием азимутально-дальномерных систем типа VOR/DME и РСБН и спутниковых радионавигационных систем (СРНС) типа ГЛОНАСС/GPS и способ разрешения потенциально конфликтных ситуаций (ПЕСС) при пересечении ВС встречного занятого эшелона с использованием данных о составляющих скорости маневрирующего ВС, поступающих от аппаратуры потребителей (АП) СРНС.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Задержка в передаче навигационных данных по каналам связи существенно снижает эффективность использования высокоточных средств навигации

ВС типа СРНС ГЛОНАСС/ОРБ при переходе на перспективную технологию УВД с АЗН из-за возрастания погрешности отображения воздушной обстановки.

2. Переход на спутниковую технологию в связном сегменте интегрированной системы связи, навигации и наблюдения позволяет существенно расширить ее функциональные возможности по обеспечению полетов ВС. Вместе с тем, рост интенсивности воздушного движения, сопровождающийся ростом интенсивности радиообмена, приводит к увеличению задержки в передаче сообщений при УВД, связанной с очередями на обслуживание в ССС, являющихся системами коллективного пользования. В этой связи сохраняется необходимость использования при УВД, и в частности при УВД с АЗН, традиционных систем связи МВ и ДКМВ диапазонов.

3. В связи с высокими требованиями к достоверности передачи навигационных данных при УВД с АЗН использование для этой цели систем связи МВ и ДКМВ диапазонов, подверженных воздействию интенсивных атмосферных и индустриальных помех, требует принятия мер по уменьшению их влияния. При традиционно используемой линейной обработке смеси сигнала и помех, не являющейся оптимальной при атмосферных и индустриальных помехах, имеющих квазиимпульсный характер, приемлимая вероятность ошибки на бит (не выше 10"5) обеспечивается лишь при применении сверточных кодов высокой сложности в сочетании с перемежением данных. Оптимизация обработки смеси сигнала и помех путем предельного ограничения смеси обеспечивает приемлимую вероятность и при более простых блочных кодах без перемежения данных.

4. Спутниковый канал связи менее подвержен воздействию помех. Наибольшее влияние на него оказывают интермодуляционные помехи, обусловленные нелинейностью ретранслятора ИСЗ. Традиционно используемые для уменьшения их влияния неравномерная расстановка частот и компенсаторы нелинейности недостаточно эффективны, обеспечивая увеличение отношения сигнал/шум, соответственно, на 1,5 - 2 дБ и 1 дБ. Наиболее эффективным методом уменьшения влияния интермодуляционных помех в ССС является сверточное кодирование, обеспечивающее энергетический выигрыш 6-7 дБ. При этом число каналов ССС, требуемых для организации связи с ВС при УВД, может быть минимизировано с использованием абсолютного приоритета, при котором поступление сообщений высокого приоритета могут прерывать обслуживание сообщений более низкого приоритета.

5. Одним из основных факторов, ограничивающих возможность передачи навигационных данных при УВД с АЗН по цифровому каналу связи является конечное время его синхронизации, приводящее к снижению точности отображения воздушной обстановки. Эффективными способами уменьшения влияния этого фактора являются оптимизация по быстродействию системы синхронизации канала передачи данных и ее поддержка со стороны навигационного канала интегрированной системы связи и навигации.

6. Традиционный метод отображения воздушной обработки при УВД в отсутствие радиолокационного контроля, основанный на использовании диспетчерского графика «время - путь», не может быть взят за основу при переходе на перспективную технологию УВД с АЗН в связи с высокими трудоемкостью и сложностью ввода и считывания информации и относительно невысокой точностью, особенно при переменном профиле полета; невозможностью отображения движения ВС, следующих вне трасс, и невозможностью отображения бокового отклонения ВС от оси траектории и высоты полета в процессе ее снижения или набора.

7. Широкое внедрение АП СРНС в практику навигационного обеспечения ВС позволяет существенно повысить точность отображения воздушной обстановки при УВД с АЗН и расширить возможности диспетчера по разрешению ПКС путем использования информации о составляющих скорости ВС, включаемых в состав определяемого вектора состояния ВС, а также использования АП СРНС в качестве локальной системы единого времени.

8. В переходной период внедрения технологии УВД с АЗН, пока основной парк ВС гражданской авиации не оснащен АП СРНС, для повышения точности отображения воздушной обстановки возможно использование данных навигационных определений ВС по азимутально-дальномерным системам типа УОИУБМЕ или РСБН.

1. Крыжановский Г.А. Введение в прикладную теорию управления воздушным движением. М.: Машиностроение, 1984. - 208 с.

2. Организация управления воздушным движением /Алешин В.И., Дары-мов Ю.П., Крыжановский Г.А. др. М.: Транспорт, 1988. - 264 с.

3. Управление воздушным движением /Анодина Т.Г., Володин C.B., Кура-нов В.П., Мокшанов В.И. М.: Транспорт, 1988. - 229 с.

4. Дубровский В.И., Крыжановский Г.А., Солодухин В.А. Организация радиотехническое обеспечение в системах УВД. М.: Транспорт, 1985. - 164 с.

5. Затонский В.М., Крыжановский Г.А. Моделирование процессов принятия решений диспетчером УВД. Межвузовский сборник научных трудов «Методы и модели анализа процессов УВД». Л. : ОЛАГА, 1981. - с. 60 - 66.

6. Крыжановский Г.А. Информационное обеспечение процессов принятия решений при отказах АС УВД. Межвузовский сборник научных трудов «Пути совершенствования методов и средств навигации и управления воздушным движением». Л.: ОЛАГА, 1985, с. 66 - 70.

7. Бочаров В.В., Крыжановский Г.А., Сухих Н.И. Автоматизированное управление движением авиационного транспорта. М.: Транспорт, 1999. 319 с.

8. Коханский Л.Э. Автоматическая передача радиолокационной информации. М.: Советское радио, 1974. - 156 с.

9. Олянюк П.В., Тучков Н.Т. Принципы функционирования радиолокационных станций управления воздушным движением. Л.: ОЛАГА, 1984. - 76 с.

10. Радиолокационное оборудование автоматизированных систем УВД /Кузнецов A.A., Козлов А.И., Криницин В.В. и др. М.: Транспорт, 1985. - 344 с.

11. Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника. Пер. с англ. Том

12. Радиолокационные устройства и системы. М.: Советское радио, 1978. - 528 с.

13. Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника. Пер. с англ. Том.

14. Радиолокационные станции и системы. М.: Советское радио, 1978. - 376 с.

15. Прогноз развития воздушного транспорта до 2010 года. Циркуляр ИКАО AT /116. Монреаль: ИКАО, 2001. - 48 с.

16. Прогноз ситуаций с воздушным движением в секторах РЦ (ВРЦ) ЕС ОрВД Российской Федерации. М.: ФГУП Главный Центр планирования и регулирования воздушного движения, 2002. - 20 с.

17. Мамушкин С.Н. Графический способ контроля движения самолетов в ГВФ. М.: РИО Аэрофлота, 1956. - 36 с.

18. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. М.: Эко-Трендз, 2000. 267 с.

19. Волков Н.М., Иванов Н.Е., Салищев В.А., Тюбалин В.В. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. Зарубежная радиоэлектроника, 1997, № 1, с. 35 -45.

20. Кудрявцев И.В., Клюшников С.Н., Федотов Б.Д. Перспективная авиационная спутниковая аппаратура потребителей, работающая по сигналам систем ГЛОНАСС GPS. Радионавигация и время, РИРВ, 1992, № 1, с. 60 - 63.

21. Аппаратура радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Системы координат. Методы перевычислений координат определяемых точек. Государственный стандарт РФ. Госстандарт России, 1997.

22. Кинкулькин И.Е., Рубцов В.Д., Фабрик М.А. Фазовый метод определения координат. М.: Советское радио, 1979. - 280 с.

23. Орешин В.Н. К вопросу о прогнозировании информационных потоков в системе авиационной связи. Межвузовский сборник научных трудов «Теория и техника средств УВД, навигации связи». М.: МИИГА, 1982, с. 45 - 47.

24. Отчет по НИР «Разработка требований и предложений по построению и организационной структуре ССС для ВС ГА. № 2/Р 01860045946. М.: МИИГА, 1986,- 125 с.

25. Lachapelle G. Navigation Accuracy for Absolute Positioning, AGARD Lecture Series 207. System Implications and Innovative Applications of Satellite Navigation, NATO, 1996, pp. 4.1-4.10.

26. Технология работы диспетчеров УВД. М.: Воздушный транспорт, 2000. - 160 с.

27. Концепция и системы CNS/ATM в гражданской авиации /Бочкарев В.В., Кравцов В.Ф., Крыжановский Г.А. и др. Под ред. Г.А.Крыжановского. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 415 с.

28. Пятко С.Г. Методы повышения точности прогнозирования траекторий: Дисс. канд. техн. наук: 05.22.13 / Академия ГА. Л., 1985. - 256 с.

29. Неделько С.Н. Разработка методов повышения надежности управления воздушным движением при отказах наземных радиотехнических средств: Дисс. канд. наук: 05.22.13 / Академия ГА. Л., 1986. - 256 с.

30. Плясовских А.П. Разработка методов и средств процедурного контроля воздушного движения: Дисс. докт. техн. наук: 05.22.13 / Университет ГА. С.Петербург, 2005. - 342 с.

31. Венда В.Ф. Инженерная психология и синтез системы отображения информации. М.: Машиностроение, 1975. - 306 с.

32. Литвяк И.И., Ломов Б.Ф., Соловейчик И.Е. Основы построения аппаратуры отображения в автоматизированных системах. Под ред. А.Я.Брейтбата. М.: Советское радио, 1975. - 352 с.

33. Наставление по связи в гражданской авиации (НСГА-90). М.: Транспорт, 1992. - 191 с.

34. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации /Зюко А.Г., Фалько А.И., Панфилов И.П., Банкет В.Л., Иващенко П.В. Под ред. А.Г.Зюко. М.: Радио и связь, 1985. - 272 с.

35. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи /Волкова В.Н., Воронков В.А., Денисов A.A. и др. -М.: Радио и связь, 1983.-248 с.

36. Анодина Т.Г., Кузнецов A.A., Маркович Е.Д. Автоматизация управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1992. - 280 с.

37. Крыжановский Г.А., Черняков М.В. Оптимизация авиационных систем передачи информации. М.: Транспорт, 1986. - 294 с.

38. Воздушный Кодекс Российской Федерации. ФЗ-60 от 19.03.1997.

39. Наставления по производству полетов (№111 ГА — 85). М.: Транспорт, 1985.-254 с.

40. Лазарев В.Г., Лазарев Ю.В. Динамическое управление потоками информации в сетях связи. М.: Радио и связь, 1983. - 161 с.

41. Авиационная электросвязь. Приложение 10. Монреаль: ИКАО, 1985.413 с.

42. Регламент радиосвязи. Международный союз электросвязи. Том 1 «Основные положения регламента». М.: Радио и связь, 1986. - 747 с.

43. Исследование и анализ интенсивности воздушного движения в стране. Отчет о НИР. М.: НЭЦ АУВД, 1981. - 150 с.

44. Исследование и анализ интенсивности воздушного движения в стране. Отчет о НИР. М.: НЭЦ АУВД, 1980. - 380 с.

45. Распределение по Земному шару атмосферных помех и их характеристики. Документы 10-й Пленарной ассамблеи МККР. Отчет 322, Женева, 1964. -М.: Связь, 1965. 68 с.

46. Авиационные радиосвязные устройства. Под ред. В.И.Тихонова. М.: ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1986. - 442 с.

47. Spaulding A.D., Ahbeck W.H., Espeland L.R. Urban Residential Man-made Radio Noise Analysis and Predictions. Telecom-munitions Research and Engineering. Wash., Cov. Print off., 1971. Rpt, ITS. 120 p.

48. Scomal E.N. Man-made Noise in m/w Frequency Range. Microwave Journal, № 10, 1975, pp. 35 40.

49. Buchler W.F., King C.H., Lunder C.D. VHF City Noise. IEEE Electromagnetic Compatibility, Symp. Rec., 1968, p. 113 118.

50. Disneg R.T., Spaulding A.D. Amplitude and Time Statistics of Atmospheric and Man-made Radio Noise. Report ERL 160 ITS - 98, U.S. Department of Commerce, Wash., Febr., 1970. - 118 p.

51. Доклад 3-го совещания специального комитета ИКАО по будущим аэронавигационным системам. Монреаль: ИКАО, 1986.

52. Доклад 4-го совещания специального комитета ИКАО по будущим аэронавигационным системам. Монреаль: ИКАО, 1988.

53. INMARSAT Aeronautical System Definition Manual. Mobul 3: Aeronautical Ground Earth Station Technical Perquirements. Version 1,5, Febr., 1989.

54. INMARSAT Aeronautical System Definition Manual. Modul 1: System Description. Version 1,12, July, 1989.

55. INMARSAT Aeronautical System Definition Manual. Modul 2: Aircraft Each Station Technical Requirements Document. Draft 5.0, April, 1989.

56. INMARSAT Counsel, ATOM. 25 Session, Febr., 1987.

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

58. Агаджанов П.А., Воробьев В.Г., Кузнецов А.А., Маркович Е.Д. Автоматизация самолетовождения и управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1980.-290 с.

59. Передача информации с обратной связью. Под ред. З.М.Каневского. -М.: Связь, 1976. 186 с.

60. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. Под ред. В.Б.Пестрякова. М.: Советское радио, 1973. - 320 с.

61. Джейсоул Н.К. Очереди с приоритетами. М.: Мир, 1973. - 240 с.

62. Лившиц B.C., Фидлин Я.В. Системы массового обслуживания с конечным числом источников. М.: Связь, 1968. - 272 с.

63. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. М.: Связь, 1974. 592 с.

64. Клейнрок JI. Теория массового обслуживания. М.: Машиностроение, 1979. - 340 с.

65. Гнеденко В.В., Коваленко И.П. Введение в теории массового обслуживания. М.: Наука, 1966. - 285 с.

66. Ховард Р. Динамическое программирование и марковские процессы. -М.: Советское радио, 1964. 320 с.

67. Karp S. Some Observations of Satellite Aircraft Multipath Properties of 1600 MHz // IEEE Transactions on Communications, 1974, v. Com-22, № 10, pp. 59-63.

68. Doherty R.H., Johter J.R. Unexploited Potentials of Loran-C // Navigation (USA), 1975, v. 22, № 4, pp. 213 218.

69. Маркович Е.Д. Взаимосвязь навигации и УВД по обеспечению безопасности полетов на воздушных трассах. Труды ГосНИИГА, вып. 119. М.: Гос-НИИГА, 1975, с. 47-51.

70. Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ. Под ред. У.К.Джейка. Пер. с англ. М.: Связь, 1979. - 280 с.

71. Helen S. Improvements in the Tropospheric Refraction Correction for Raugemeasument // Phil. Jrans. R.Soc. bound. 1979, v. A-294, pp. 117 121.

72. Lam S., Kleinrock L. Packet Switching in a Multiaccess Froadcast Channel: Dynamic, Control, Procedures // IEEE Transactions on Communications Conference, 1981. Conf. Record, 1981, v. 3, № 7, pp. 87-91.

73. Кларк Дж., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. М.: Радио и связь, 1987. - 342 с.

74. Rappoport S.S., Kurz L. An Optimal Nonlinear Detector for Digital Data Transmission Through Non-gausian Channels // IEEE Transaction in Communication Technology, 1966, v. COM-14, № 3, pp. 242 246.

75. Антонов O.E. Оптимальное обнаружение сигналов в негауссовых помехах. Обнаружение полностью известного сигнала // Радиотехника и электроника, 1967, т. XXII, №4, с. 262 268.

76. Валеев В.Г., Сосулин Ю.Г. Многоканальный прием сигналов на фоне помех при негауссовых распределениях наблюдаемых данных // Известия АН СССР. Техническая кибернетика, 1970, № 2, с. 121 125.

77. Рубцов В.Д. Оптимизация приемного тракта в условиях квазиимпульсных помех //Известия вузов СССР. Радиоэлектроника, 1979, т. XXII, № 4, с. 57-62.

78. Modestino J.M. Adaptive Detection of Signals in Impulsive Noise Envi-roments //IEEE Transactions on Communications, 1977, v. COM-25, № 9, pp. 262-266.

79. Основы технического проектирования систем связи через ИСЗ. Под ред. А.Д.Фертушенко. М.: Связь, 1970. - 292 с.

80. Логвин А.И., Небусев C.B. Квазикогерентный прием сигналов частотной манипуляции с непрерывной фазой. Межвузовский сборник научных трудов «Теория и техника радиолокации, радионавигации и радиосвязи в гражданской авиации». Рига: РКИИГА, 1983, с. 40 - 45.

81. Петрищев В.И. Синтез оптимальной по быстродействию системы ФАПЧ первого порядка. Труды учебных институтов связи, вып. 48. М.: МЭКС, 1970, с. 23 -27.

82. Фельдбаум А.А. Вопросы статистической теории системы автоматической оптимизации. Труды первого конгресса ИФАК, т.2 М.: АН СССР, 1962, с. 13 - 17.

83. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники, кн. 1. М.: Советское радио, 1966. - 360 с.

84. Тихонов В.И., Харисов В.Н., Смирнов В.А. Оптимальная фильтрация дискретно-непрерывных процессов // Радиотехника и электроника, 1978, т. XXIII, № 7, с. 562 567.

85. Ярлыков М.С. Статистическая теория радионавигации. М.: Радио и связь, 1981.-287 с.

86. Управление воздушным движением /Дарымов Ю.П., Крыжановский Г.А., Затонский В.М. и др. Под ред. Ю.П.Дарымова. М.: Транспорт, 1989. - 327 с.

87. Анодина Т.Г., Куранов В.П., Федоров Ю.М. Концепция перспективной системы организации воздушного движения. Труды ГосНИИГА, вып. 286. М.: ГосНИИГА, 1989, с. 3 - 5.

88. Либов В.М. Развитие системы CNS/ATM в Магаданском регионе. Межвузовский сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. VI. -С.-Петербург: Академия ГА, 2001, с. 37-40.

89. Материалы Всемирной конференции ИКАО по внедрению системы CNS/ATM: ИКАО, 1998. 145 с.

90. Национальный план для систем CNS/ATM. Инструктивный материал. -Монреаль: ИКАО, 1999. 120 с.

91. Старчиков С.А.Перспективы навигации с вводом в действие концепции CNS/ATM. Межвузовский сборник научных трудов «Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем», т. VI. С.-Петербург: Академия ГА, 2001, с. 26-32.

92. Подсистемы речевой связи АС УВД / Анисимов В.А., Мирзачитов Н.М., Овчинников A.M. и др. Рига: РКИИГА, 1990. - 132 с.

93. Технология работы диспетчеров УВД. М.: Воздушный транспорт, 2000. - 160 с.

94. Хиврич И.Г., Миронов Н.Ф., Белкин A.M. Воздушная навигация. М.: Транспорт, 1984. - 328 с.

95. Основы научных исследований / Крутов В.И., Грушко И.М., Попов В.В. и др. Под ред. В.Ч.Крутова. М.: Высшая школа, 1989. - 400 с.

96. Автоматизированные системы управления воздушным движением / Савицкий В.И., Василенко В.А., Владимиров Ю.А., Точилов В.В. Под ред. В.И.Савицкого. М.: Транспорт, 1986. - 192 с.

97. Молоканов Г.Ф. Точность и надежность навигации летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1967. - 215 с.

98. Вайну Я.Я. Корреляция рядов динамики.-М.: Статистика, 1977.-119 с.

99. Липин A.B., Попов К.С. Выполнение международных полетов. Книга 4. Обслуживание воздушного движения.-С.-Петербург: Академия ГА, 1997.-205 с.

100. Макаров К.В., Ильнйцкий Л.Я., Шешин И.Ф. Радионавигационные системы аэропортов. М.: Машиностроение, 1988. - 344 с.

101. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988. - 480 с.

102. Справочник пилота и штурмана гражданской авиации / Русол В.А., Киселев В.Р., Крылов Г.О. и др. Под ред. И.Ф.Васина. -М.: Транспорт, 1988.-319 с.

103. Воздушная навигация. Справочник / Белкин A.M., Миронов Н.Р., Рублев Ю.И., Сарайский Ю.Н. М.: Транспорт, 1988. - 303 с.

104. Сосновский A.A., Хаймович И.А. Авиационная радионавигация. Справник. М.: Транспорт, 1980. - 252 с.

105. Жук И.И. Об автоматизации одной из функций принятия решений диспетчером РЦ ЕС УВД. Межвузовский тематический сборник научных трудов «Теория и практика совершенствования системы управления воздушным движением». Л.: ОЛАГА, 1990, с. 102 - 110.

106. Затонский В.М. Технология управления воздушным движением. С.Петербург: Академия ГА, 1994. - 105 с.

107. Вычужанин В.Б. Повышение точности отображения воздушной обстановки за счет перехода на спутниковую технологию навигационных определений ВС при УВД с автоматическим зависимым наблюдением. Научный вестник МГТУ ГА, № 112, 2007, с. 121 124.

108. Вычужанин В.Б. Повышение эффективности принятия решений диспетчером УВД по устранению конфликтных ситуаций при использовании СРНС. Научный вестник МГТУ ГА, № 112, 2007, с. 125 128.

109. Вычужанин В.Б., Рубцов Д.В. Динамические ошибки определения координат воздушного судна при управлении воздушным движением с автоматическим зависимым наблюдением. Научный вестник МГТУ ГА, № 117, 2007, с. 174 -178.

110. Вычужанин В.Б., Рубцов Д.В. Метод расчета статистических характеристик линии передачи данных в системах УВД с автоматическим зависимым наблюдением. Научный вестник МГТУ ГА, № 107, 2006, с. 165 169.