автореферат диссертации по транспорту, 05.22.13, диссертация на тему:Разработка методов и средств процедурного контроля воздушного движения
- доктора технических наук
- Плясовских, Александр Петрович
- город
- Санкт-Петербург
- год
- 2005
- специальность ВАК РФ
- 05.22.13
- цена
- 450 рублей
Автореферат диссертации по теме "Разработка методов и средств процедурного контроля воздушного движения"
На правах рукописи
ПЛЯСОВСКИХ АЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПРОЦЕДУРНОГО КОНТРОЛЯ ВОЗДУШНОГО ДВИЖЕНИЯ
Специальность 05.22.13 — Навигация и управление воздушным движением
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Санкт-Петербург 2005
Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации» на кафедре организации и управления в транспортных системах.
НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ
Заслуженный деятель науки и техники РФ,
д-р техн. наук, профессор Крыжановский Георгий Алексеевич
ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ
д-р техн. наук, профессор Барзилович Евгений Юрьевич
д-р техн. наук, профессор Олянюк Петр Васильевич
д-р техн. наук, профессор Рубцов Виталий Дмитриевич
ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры (ВНИИРА).
Диссертационного совета Д 223.012.01 Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации по адресу: 196210, Санкт-Петербург, ул. Пилотов, 38, Университет ГА.
С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации.
Защита состоится-
2006 г. в
часов на заседании
Ученый секретарь Диссертационного совета д.ф.-м.н., профессор
С.А.Исаев
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Эффективность непосредственного УВД-в значительной степени определяется эффективностью принятия решений (ПР) диспетчером УВД, причем этап ПР, по всей видимости, является ключевым;-наиболее существенным этапом профессиональной деятельности диспетчера.^ПР диспетчером УВД обеспечивается, во-первых, с помощью средств радиблока-ционного контроля (РЛК), и, во-вторых, с помощью средств процедурного контроля воздушного движения (ПК ВД).
Недостатками РЛК являются: очень высокая стоимость, невозможность 100%-го перекрытия воздушного пространства, невысокая надежность средств РЛК, возможность появления ложных меток летательных аппаратов (ЛА) и др. Это обуславливает необходимость ведения ПК ВД, который является основным способом контроля на тех участках воздушного пространства, где нет РЛК, а также при полном или частичном отказе РЛК.
Сеть воздушных трасс (ВТ) России перекрыта полем первичных РЛС на 94 и.90% соответственно на высотах 6000 и 10000 м, только 28% протяженности ВТ перекрыта полем вторичного радиолокатора (ВРЛ). В регионах Сибири и Дальнего Востока, а также в районах прохождения транссибирских маршрутов международных ВТ имеются значительные (до 800 км) участки, не охваченные РЛК.
Средства ПК ВД, используемые в системе УВД России, далеки от совершенства и морально устарели. В настоящее время в некоторых секторах РЦ (ВРЦ) России в часы пик наблюдается до 15-20 ЛА и более на связи одновременно. Однако диспетчерский график (ДГ), который используется почти во всех РЦ (ВРЦ) России, не обеспечивает безопасность ВД при загруженности диспетчера более чем 6-9 ЛА. Все это свидетельствует об острой необходимости разработки более совершенных средств и методов ПК ВД,
В настоящее время созрели технические предпосылки для разработки средств ПК качественно более высокого уровня по сравнению с существующими средствами ПК. Российскими и зарубежными производителями систем УВД России (фирма «НИТА», ОАО «РИМАР», ВНИИРА, «Томпсон» и др.) разрабатываются средства ПК ВД на основе современной компьютерной техники. Однако такого рода разработки ведутся, порой, без серьезной теоретической базы, в лучшем случае с использованием рекомендаций «Евроконтроля», ввиду чего некоторые системы процедурного контроля (СПК) ВД перечисленных производителей обладают весьма серьезными недостатками.
Объектом диссертационного исследования является ПК ВД, а предметом исследования являются средства и методы ПК В Д.
Цель работы — разработка теоретической базы, обеспечивающей создание средств ПК, удовлетворяющих современным требованиям, разработка перспективных средств и методов ПК ВД на основе современной компьютерной техники и современного программного обеспечения, позволяющих перейти на каче-
ственно более высокий уровень ПК ВД по сравнению с существующим. В круг настоящего исследования не входят такие вопросы как: автоматизация 'ввода информации в СПК, взаимодействие диспетчера ПК ВД и диспетчера РЛК, взаимодействие электронной СПК и плановой подсистемы АС УВД, обмен информации между СПК и АС УВД и некоторые другие.
В диссертации решены следующие задачи:
1. Разработаны модели СПК ВД, позволяющие создать перспективные средства и методы ПК ВД, проведена классификация моделей.
2. Разработана математическая модель для оценки количества информации о динамической воздушной обстановке (ДВО), отображаемой на экране диспетчера УВД.,
3. Разработаны модели идеального информационного обеспечения диспетчера УВД и диспетчера ПК ВД.
4. Разработаны методы и средства ПК ВД, позволяющие существенно повысить эффективность ПК ВД.
5. Произведено обоснование выбора показателей эффективности информационного обеспечения диспетчера ПК ВД. Разработаны показатели количества информации о местоположении ЛА. ? > . ;
6. Выполнен анализ эффективности разработанных средств и методов ПК ВД:
Методологические основы. Для решения поставленных задач в работе' используются методы теории вероятностей и математической статистики, теории случайных процессов, имитационного моделирования, теории информации, математической теории связи, теории массового обслуживания, теории инже-'! нерного творчества. Теоретической основой проведенного исследования являются теория информации и теория инженерного творчества, с использованием ' которых, разработаны новые теоретические положения, а именно: математическая модель для оценки количества информации о ДВО и модель «идеального» информационного обеспечения (ИИО).
Научная новизна и теоретическая значимость. В диссертации разработаны новые блоки общей информационной теории процессов УВД. Эти блоки применяются к детальному исследованию методов и средств ПК ВД, что позволило разработать автоматизированную систему ПК ВД и имеет большое народнохозяйственное значение. В работе впервые: ..............* ■..•
1. Предложена модель СПК ВД входом которой являются фактические1 коор- ' динаты ЛА, а выходом - координаты ЛА, отображаемые с помощью СПК;
2. Предложена математическая модель для оценки количества информации о ДВО, разработанная на основе теории информации. Отличие данной модели от известных состоит в том, что она позволяет учитывать влияние на количество информации о воздушной обстановке (ВО) таких факторов, как точность отображения места ЛА и плотность потока ЛА на трассе (в зоне УВД). Прикладное значение данной модели состоит в том, что она позволяет срав-' нивать информативность различных способов отображения ВО и обосновать выбор наиболее предпочтительного из них;
-53. Разработаны модели ИИО диспетчера УВД и диспетчера ПК ВД. Модель ИИО. отличается от известных моделей информационного обеспечения наличием идеальных, свойств и. отсутствием такого этапа деятельности диспет-- чера, как переработка информации;
4. Предложен способ отображения ВО путем деления ЛА на три группы по . степени необходимости вмешательства диспетчера в движение ЛА;
5. Теоретически обоснована целесообразность отображения ВО на основе кар. ты-схемы;
6. Разработаны методы и средства ПК ВД, позволяющие перейти на качественно более высокий уровень ПК ВД; проведена оценка разработанных методов и средств. /. ■
Практическая ценность работы. Разработанные средства и методы ПК ВД обеспечивают ведение.ПК ВД на более высоком качественном уровне по сравнению с существующими средствами ПК. Они позволяют: существенно снизить вероятность ошибочных действий диспетчера, повысить пропускную способность интерфейса «СПК — диспетчер ПК», повысить уровень безопасности ВД, увеличить пропускную способность Элементов воздушного пространства при полетах по правилам полетов по приборам (ГЦill) без непрерывного PJIK.
Реализация результатов работы. Результаты диссертации применялись: в научно исследовательской работе по теме «Проведение испытаний по оценке аппаратуры автоматизации процедурного контроля воздушного движения (АС ПК ВД) на безопасность полётов», выполненной Академией ГА по хоздоговору с Министерством транспорта РФ в 2001 г.; в учебном процессе по курсам «Прикладная теория управления движением на транспорте», «Информатизация процессов УВД», «Информатизация транспортных процессов»; в дипломном проектировании студентов Командного и Заочного факультетов Академии ГА на тему «Обоснование рекомендаций по организации процедурного контроля в зоне ответственности диспетчера РЦ (МДП)»; при разработке ТЗ на создание автоматизированного рабочего' места для диспетчера процедурного контроля гражданских секторов РЦ ЕС ОрВД и МДП, утвержденного ДГР ОВД ГС ГА Минтранса РФ; гфи разработке автоматизированной системы ПК ВД, которая внёдрен& йа рабочих местах диспетчера РДЦ ЕС ОрВД Северо-Кавказского Центра ОВД «Стрела», диспетчеров МДП Самарского Центра ОВД и Нижегородского Центра ОВД. • - ' • • .
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались: на всесоюзной научно-практической конференции «Проблемы совершенствования радиоэлектронных комплексов и систем обеспечения полетов» (Киев; КИИГА, 1989 г.), на всесоюзной научно-' практической конференции «Научно-технический прогресс и эксплуатация воздушного транспорта (Москва, МИИГА, 1990 г.), на всесоюзном-симпозиуме «Время экстренной реакции человека-оператора й вопросы безопасности полетов: теория, методы, приборы» (Иваново, 1990 г.), на 1-й Всероссийской науч-'
но-практической конференции «Безопасность полетов и государственное регулирование деятельности в гражданской авиации» (Санкт-Петербург, 1995 г.), на международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ-97» (Санкт-Петербург, СПГУВК, 1997 г.), на научно-технической конференций «Современные научно-технические проблемы ГА» (Москва, Московский гос. технич. университет ГА, 1999), на международной конференции «Системный анализ в проектировании и управлении» (Санкт-Петербург, СПбГТУ, 2000 г.), на международной научно-практической конференции «Информационные технологии и моделирование в управлении» (Санкт-Петербург, СПбГТУ, 2000 г.), на международной научно-практической конференции «Гражданская авиация на рубеже веков» (Москва, МГТУ ГА, 2001 г.).
По материалам диссертации опубликованы 35 печатных трудов, в том числе 2 авторских свидетельства и 1 патент на изобретение.
На защиту выносятся:
1. Модели СПК, входом которых являются фактические координаты J1A, а выходом — координаты JIA, отображаемые с помощью СПК, и их классифика-
, ция по виду входных и выходных сигналов.
2. Математическая модель для оценки количества информации о ДВО.
3. Модель идеального информационного обеспечения диспетчера УВД и диспетчера ПК ВД.
4. Показатели эффективности информационного обеспечения диспетчера ПК ВД, в том числе показатели количества информации о местоположении JÎA вдоль оси трассы и в зоне УВД.
5. Разработанные средства и методы ПК ВД, в том числе: метод деления ЛА на три группы по степени необходимости вмешательства в движение ЛА, методы высокоточного отображения ВО, метод предоставления информации о параметрах ПКС, поддержка принятия решений диспетчером.
6. Результаты обоснования выбора способа отображения информации о ВО в СПК, результаты оценки эффективности разработанных методов и средств ПК ВД.
Структура и объем работы. Диссертация состоит га введения, ? глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 291 страницах. Работа содержит 7 таблиц, 115 рисунков, 188 наименований источников. Общий объем работы составляет 335 страниц.
СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ
В главе 1 проводится анализ и моделирование ПК ВД, рассмотрена роль ПК ВД в обеспечении безопасности ВД. На современном этапе развития системы УВД не представляется возможным отказаться от ПК вообще, ограничившись управлением ВД только лишь с помощью средств РЛК, независимо от степени автоматизации УВД. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что даже многократное перекрытие зоны УВД радиолокационным полем с по-
мощыо дополнительных радиолокаторов, а также 100%-е резервирование аппаратуры отображения информации и автоматизированные системы УВД не обеспечивают абсолютной надежности решения задач обслуживания воздушного Движения (ОВД) и абсолютной безопасности ВД.
- Электронные СПК будущего могут взять на себя функцию защиты диспетчера от ошибок, в соответствии с концепцией ИКАО контроля за ошибками диспетчера УВД. Суть идеи защиты диспетчера УВД от ошибок с помощью СПК состоит в том, что диспетчер, приняв решение о вмешательстве в развитие ДВО, должен будет ввести в СПК предполагаемый маневр ЛА, а СПК, проанализировав развитие ДВО, выдаст диспетчеру информацию о благоприятном или неблагоприятном развитии ДВО. Только после того, как диспетчер убедится, что предполагаемый маневр ЛА не приведет к конфликту, он должен будет передать экипажу ЛА команду (разрешение) на выполнение маневра.
Надежность функции защиты от ошибок /-го типа ЛГ,<3\ и надежность функции защиты в целом определяются выражениями:
>' ■ а/ м . .
т - Р^СО/Р^и (0. ЛГ<3> = X х>*РоЩ (О - X {р^ош, (0/Р^ош, <о) Рош, (0.
1=1 ¡=1
где Ра„1оШ: (О - условная вероятность возникновения авиационного происшествия (АП) за время I при возникновении ошибки /'-го типа при отсутствии защиты; (О - условная вероятность возникновения АП за время / при возникновении ошибки /'-го типа при наличии защиты; Р (() — вероятность возникновения ошибок диспетчера /"-го типа за время /; М— число типов ошибок.
Основными недостатками ДГ являются: низкая точность отображения ВО; высокая трудоемкость ведения ДГ (для ввода информации о движении 1-го ЛА в плане, например, диспетчеру требуется произвести не менее 15 элементарных операций); высокая трудоемкость выявления ПКС, невозможность выявления ПКС при внетрассовых полетах и на хордовых трассах; низкая пропускная способность интерфейса «СПК - диспетчер ПК». Максимальное число ЛА, информацию о которых средний диспетчер может достаточно быстро воспринять, эффективно проанализировать и принять грамотное решение для того, чтобы обеспечить требуемый уровень безопасности ВД, — не более 6-9 ЛА. В то же время фактическая загрузка диспетчера в часы пик достигает величины 1520 ЛА и более. В таких условиях, если на рабочем месте диспетчера УВД произойдет отказ средств РЛК, ДГ не обеспечивает безопасности ВД.
М.о. и с.к.о. суммарной погрешности ДГ определяются выражениями: т1 (д/) = Д/„„„(Д0;
с^(Л') = #„,, - + Г(<?!„, + а* „ +<)+ <Р + . где Д/„„„(Д/)
- погрешность отображения движения ЛА на участке с переменным профилем движения; - время полета ЛА в зоне УВД; Ы — время, прошедшее с момента
входа ЛА в зону УВД; <т„, аокр и с.к.о. погрешностей: доклада экипажа ЛА о моменте входа в зону УВД, округления времени диспетчером и экипажем и нанесения линии графика соответственно; с.к.о. ошибок расчета
времени пролета ПОД выхода, обусловленных неточностью измерения путевой скорости ЛА и изменчивостью ветра соответственно; а„ — с.к.о. погрешности хода часов на борту ЛА и на диспетчерском пункте УВД. Для ЛА 1-2 класса в горизонтальном полете ах(Д/) может достигать величины 0,6-1 мин и более.
С изменением высоты полета воздушная скорость ЛА меняется по сложному закону. В связи с этим при переменном профиле полета ЛА ДГ обеспечивает; отображение ВО с погрешностью, величина которой может достигать 2030 км при наборе высоты и 5-8 км - при снижении. Максимальная погрешность отображения местоположения следующих в горизонтальном полете ЛА с помощью ДГ может достигать величин ~ 3 мин для ЛА 1-2 класса и величин ~ 6,57 мин для ЛА 3 класса (при наборе высоты ~ 4-4,5 мин для ЛА 1-2 класса и = 5,5-6 мин для ЛА 3 класса).
Метод регистрации воздушной обстановки с помощью стрипов имеет те же недостатки, что и ДГ. В связи с этим переход от ДГ к стриповой системе не может принести каких-либо ощутимых преимуществ.
В методологию способа ПК ВД, основанного на регистрации и контроле времени прохождения ЛА фиксированных точек маршрута (ДГ, стрипы) заложены высокие погрешности такого рода, как погрешность округления времени, погрешность хода часов и другие. Устранение или существенное уменьшение ряда этих погрешностей или принципиально невозможно, или связано с большими трудностями и материальными затратами.
ПК ВД в перспективных системах ПК должен быть основан преимущественно на системах отсчета с использованием расстояния и с отображением ВО на фоне карты-схемы зоны УВД. Это позволит существенным образом увеличить точность и надежность ПК ВД, уменьшить нормы продольного эшелонирования (в 3-4 раза), увеличить пропускную способность элементов воздушного пространства при полетах по ППП при отсутствии непрерывного РЛК.
Общий вид стохастической системы ПК может быть представлен следующим образом: -
то
ХцЯ)
• где Х,7*(/) = - векторный случайный процесс
(с.п.), представляющий '■ собой вход в систему УцЛО
{}$>(/) »•'• • } - выход системы А, - оператор системы
Составляющие с.п. описывают состояние ЛА в момент времени и
С.п. Х]^ (/) описывает продольную координату /'-го ЛА нау'-й трассе в Л-й зоне УВД, с.п. Х™(0 - боковое отклонение ЛА от оси трассы, с.п. Л^ЧО - высоту ЛА, с.п. — наличие опасных метеоявлений и т.д. Составляющие с.п.
описывают отображаемое СПК состояние ЛА в момент времени /. Классификация моделей СПК представлена в таблице 1.
Таблица 1
Классификация моделей СПК
Входной сигнал | Выходной сигнал
: Продольное движение ЛА вдоль оси трассы
Линейный закон движения ЛА Линейный закон движения, выход совпадает с ' входом ' *" '
Линейный закон движения, сдвиг времени между входными и выходными сигналами
Линейный закон движения ЛА, сдвиг времени на входе в СПК отличается от сдвига времени на ^ выходе из СПК
Нелинейный закон движения ЛА вдоль оси трассы Линейный закон отображения движения ЛА
Нелинейный закон отображения движения ЛА
Стохастический закон движения ЛА вдоль оси трассы Элементарная случайная функция, каждая реализация которой представляет собой линию
Элементарная случайная функция, каждая реализация которой представляет собой полином
Нелинейная реализация отображения координат ЛА
Боковое движение ЛА
Боковое отклонение ЛА от оси трассы не учитывается -
Случайный процесс Элементарная случайная функция, каждая реализация которой представляет собой линию . ■ ■.
Высота ЛА
Высота ЛА изменяется в соответствии с планом движения Выход совпадает с входом
В перспективных СПК могут использоваться модели СПК со стохастическим законом движения ЛА вдоль оси трассы, а также модели, в которых боковое движение ЛА представлено с.п.. Изучение и использование данных моделей
позволит обеспечить повышение точности отображения ВО и повышение качества контроля ВД при отказе основных средств контроля ВД.
В главе 2 разрабатывается математическая модель для оценки количества информации о ВО, которую диспетчер получает с помощью РТС.
Общий поток на участке трассы является суммой потоков на отдельных эшелонах, поэтому в силу предельной теоремы для суммарного потока можно считать, что суммарный поток ЛА на участке близок к пуассоновскому потоку. Разобьем участок трассы, на котором находятся ЛА, на малые элементарные участки Лх. Каждый участок Дг можно рассматривать как независимый источник информации о случ. событии: «на участке трассы Ах находится ЛА>*, который имеет два состояния («на участке есть ЛА» и «на участке нет ЛА»),
Априорная энтропия такого источника определяется по формуле Н(Ах) = = -[Р log P+(l—P)log(l-P)], где Р - вероятность того, что на участке Лх находится ЛА. Энтропия объединения нескольких статистически независимых источников информации равна сумме энтропий исходных источников. Поэтому в силу независимости источников Лх, априорная энтропия Нх всего рассматриваемого участка трассы определяется выражением: Нх ~ Н(Ах)т = Н(Лх)Х/ Лх = =- X[P logP + (1 - P)log(l - Р)] / Ах, где т — число элементарных участков трассы; X— длина участка трассы. Переходя к пределу при Дх->0 и учитывая, что для малых Ах Р = рАх + о(Дх) я рДх, где р - плотность потока ЛА на участке трассы, о(Ах)- пренебрежительно малая величина, можно получить выражение для энтропии Нх источника информации, которым является участок трассы: Нх = px(log е/р - Hrn log Ах). -
После получения информации о местоположении ЛА вдоль оси участка трассы с помощью средств РЛК остается некоторая апостериорная энтропия их местоположения НХ,РШУ выражение для которой, при условии, что ошибка определения координат ЛА распределена по нормальному закону с м.о. равным нулю и с.к.о. (j, выглядит так: НХ,РЖ = p*(log ал/2лё - lim log Лх).
Количество информации 1Х о координатах ЛА на участке трассы можно определить как разность 1Х = Нх - НХ1РЛК. Подставляя сюда выражения для. Нх и НХ!РЛК после преобразований можно получить выражение для количества информации о местоположении ЛА вдоль участка трассы:
1х^Нх-НХ1РЖ=рХ\оё{4^Щ)/ра). (1) -Щ
При выводе выражения (1) было сделано допущение, что ЛА является точ- j кой. В диссертации показано, что относительная погрешность вычисления количества информации по формуле (1) из-за ненулевых размеров ЛА составляет величину не более десятых долей процента, поэтому выражение (1) может быть
использовано для расчета количества информации о местоположении ЛА вдоль оси трассы в реальной ВО.
Используя аналогичный подход, можно получить выражение для количества информации о местоположении проекций центров масс ЛА на горизонтальную плоскость в зоне УВД:
4 =а5к^(1/2аст2я), (2)
где а — плотность ВД в зоне УВД; 5 — площадь зоны УВД; а - с.к.о. ошибки измерения местоположения ЛА в горизонтальной плоскости с помощью РТС.
В диссертационной работе также получены: выражение (3) для количества информации /юг о местоположении ЛА в зоне УВД при полетах в пределах установленных коридоров, выражение (4) для оценки количества информации 1РЛС о местоположении ЛА, представляемой диспетчеру с помощью радиолокатора, и выражение (5) для количества информации 1гр о местоположении ЛА, полученной диспетчером с помощью ДГ:
¡КОР = то%{хЧКОР12М^п\ (3)
где И-загруженность зоны УВД; ХТ — суммарная длина всех коридоров в зоне УВД; ¿КОР - ширина коридоров в зоне УВД;
!рлс я 1оё(1 ВО/аяХ^аД (4)
где к = 0,97 - эмпирический коэффициент; Крлс - дальность действия радиолокатора; оу - с.к.о. измерения дальности по индикатору радиолокатора; ах =а0 пЯРЛС/360; сга - с.к.о. измерения азимута по индикатору радйблокато-ра;
(5)
где — длина наибольшего маршрута в зоне УВД; агр — линейная точность определения местоположения ЛА на трассе с помощью графика.
Сравнительный анализ способов представления информации о ВО, которые применяются при отображении ВО с помощью ДГ и с помощью радиолокатора, проведенный с использованием выражений (2) и (5), показывает, что при одинаковой точности отображения местоположения меток ЛА, отображение ВО на фоне карты-схемы обеспечивает получение в несколько раз большего количества (в 2,4 раз - при 4 ЛА на связи и в 6,3 раз — при 10 ЛА на связи) информации о ВО. Поэтому способ отображения информации о местоположении ЛА на фоне карты-схемы является более предпочтительным.
В работе получено выражение (6), описывающее старение информации о местоположении ЛА на /-м участке трассы с течением времени (за время А/ = /
- и выражение (7) для скорости обновления информации V, за период обновления /о«,,:
1
(6)
(7)
•сбн у ^ рлс
где X, - длина /-го участка трассы; р, - плотность ВД на /-м участке трассы; <т* - с.к.о. прогноза местоположения ЛА на единицу времени прогноза; арлс — с.к.о. определения местоположения ЛА с помощью РЛС.
С использованием понятия динамической энтропии получено также выражение (8) для количества информации о необходимости вмешательства диспетчера в развитие ВО:
ДД/) = -1ое(4/п(0(«(0 -1)("(0 - 2>("(/) - (8)
где п(() — число ЛА, находящихся на управлении в момент времени Г.
С целью проверки полученных теоретических результатов были проведены эксперименты по оценке времени запоминания испытуемыми диспетчерами • информации о местоположении меток ЛА при разном количестве предоставленной информации. Коэффициент корреляции гп между количеством предъявленной диспетчеру информации 1 и случайной величиной Т, которая представляет собой время запоминания диспетчером предъявленной информации, оказался равным г/г = 0,9441-0,9998. Это свидетельствует о том, что свойства зрительного канала-человека-оператора во многом схожи со свойствами информационного канала, рассматриваемого в математической теории связи, и обуславливает возможность применения полученных результатов для исследования информационных процессов простейшего контура УВД.
Полученные модели представляют собой, как теоретический, так и прак-. тический интерес и могут быть использованы, в частности, для сравнительной оценки информативности систем отображения информации о ВО различного вида.
В главе 3 рассмотрена модель реального информационного обеспечения и разрабатывается «идеальное» информационное обеспечение (ИИО) диспетчера УВД.
Динамическая воздушная обстановка (ДВО), представляющая собой совокупность движущихся ЛА, схем движения и метеорологических характеристик атмосферы, является источником получаемой с помощью РЛС информации /РЛС(4('))> необходимой для УВД. Автоматизированная система УВД (АС УВД) обеспечивает получение, обработку и отображение информации в форме, удобной для восприятия диспетчером. Информация о текущем состоянии ДВО
/т(4(0> ^а(О) является функцией от состояния ДВО которое представляет собой точку пространства состояний ДВО 3, ^(0 е 3, и является функцией от состояния множества радиотехнических средств (РТС) £л(0» представляющего собой точку пространства состояний РТС К, ¿¡А(0 е К. Множество А средств РТС включает к-е средства РТС Ак е А; к = 17т. Информация ¿'прогнозируемом состоянии ДВО /пр(^(0. Са(0> и^) определяется кроме этого множеством решений участвующего в УВД д-го лица принимающего решение (ЛПР -диспетчера УВД) в условиях текущего состояния ДВО и состояния РТС Са(0- В процессе ОВД диспетчер может находиться в состояниях: Е^5>(£(/)) -деятельность, не связанная с УВД; — восприятие информации о ДВО;
Е^'(£(')) - переработка информации о ДВО; £<5)(^(0) - принятие решения; £.»5)(4(0) _ Действия по реализации принятого решения; ¿^'(^(О) — действия по ведению ПК; £¡^(^(0) - действия по ведению пультовых операций, связанных с РЛК. Диаграмма переходов состояний ЛПР в процессе УВД изображена на рис. 1.
@0
Рис. I. Диаграмма переходов состояний ЛПР в процессе УВД
Интенсивности переходов из состояния Ejs) (§(')) в состояние (£(')) определяются так: q„(/) = lim(/?„(<,i+ Д0/Д*); g0{f) = \im(pJt,t + At)/At\, i Ф j,
—>0 *Q ... '
гдеp,j(t, t + ДО-вероятность перехода ЛПР из состояния £,<S|(£(0) в состояние £js)(^(i)) в течение промежутка времени (/,/ +ДО- - ;
Инфинитезимальный оператор матричной функции переходов Q(0 случайного процесса X(J) изменения состояний ЛПР имеет вид:
0(0 =
О О
«?»(') О О О
foiW О
?,.(') Чп(0
?2.(0 Чп(0
*«(') о
^4,(0 о
?5.(0 о
*«(') о
о о
<Ь(') Чп (О о о о
о о о
о о о
ъАО ?з5(0
<?44<0 о
О ?55(0
о о
о о о
<7збС)
о о
<7«(0J
Возросшие за последние годы возможности вычислительной техники и информационных технологий позволяют предоставлять диспетчеру УВД все больше и больше самой различной информации о текущем £д(/)) и про-
гнозируемом /пр(5(0> Са(0. Ц'*) состоянии ДВО £(/). Однако такой путь развития информационного обеспечения диспетчера УВД содержит противоречие, которое заключается в том, что, с одной стороны, диспетчеру для все более эффективной деятельности необходимо предоставлять больше информации, но, с другой стороны, предоставление дополнительной информации может повлечь за собой информационную перегрузку диспетчера, т.е. событие С%(0) ^
и /пр(4('). Са(0, > ^ОП(Ч>(1)0». где /,оп(х/1)(/)) - предельно допустимая информационная нагрузка 5-го ЛПР, которая является функцией от его состояния цу(1)(/) е Н,Н- пространство состояний ЛПР. Информационная перегрузка диспетчера УВД, в свою очередь, влечет за собой ухудшение качества ОВД. Таким образом, присущие человеку естественные ограничения по восприятию и переработке информации /""О/^О)) (так называемый человеческий фактор) делают неэффективным путь простого механического наращивания объемов информационного обеспечения.
В этой связи является актуальным разработка путей повышения эффективности проектирования и разработки реального информационного обеспечения. Одной из идей в этом направлении является модель «идеального» информационного обеспечения (ИИО) диспетчера УВД.
«Идеальное» информационное обеспечение диспетчера УВД Недостаток существующего информационного обеспечения АС УВД заключается в том, что диспетчер вынужден перерабатывать представляемую ему основную /оС4(0, ?а(')> ) = Щ('), ^а(О) ^ ЛрШ, <^(0> и™ ) и дополнительную /д(ад, ^а(О) информацию для того, чтобы получить информацию, непосредственно необходимую для принятия решения /„„р(£(0> Са(0> Щ^Х т.е.
/в„р(ад>; Са(0, и^) = що, ш, иг) и Ш0, Са(0), где /^>(0 - функция переработки (программа преобразования) информации 5-м ЛПР.
Для того чтобы попытаться уменьшить или каким-то образом устранить негативное влияние этого недостатка, введем в рассмотрение теоретическое понятие ИИО (рис. 2), под которым будем понимать такое информационное обеспечение, при котором я-й ЛПР получает минимально необходимую, и в то же время достаточную, для принятия наилучшего (для данного ЛПР, в данной ситуации £(/)) решения информацию /„„о(4(0. Н,(!)('))-
Это определение означает, что, с одной стороны, при ИИО диспетчер получает всю ту необходимую информацию, без которой нельзя обойтись для принятия наилучшего решения, а, с другой стороны, предоставляемой ему информации вполне достаточно для принятия наилучшего решения. При этом диспетчер не получает никакой ненужной и избыточной для принятия решения
(ПР) информации. Очевидно, что для разных состояний ДВО 4(0 ИИО может быть совершенно различным, то есть /„„„(4(0. ч/!>(0) является функцией от 4(0-С другой стороны, для различных ЛПР ИИО может быть разным, то есть
>(-*)/>У1 аапарт^а тяичгр и (Ь/штирй пт
/„ИО(4(0» \|/*'(0) является также и функцией от \|/5'(0-
ДВО
т
¡/рлс(ад)
Получение, обработка, отображение информации; обеспечение связи
¿-е ЛПР
Е^т)
восприятие
¿ГЧ4М)
£<У)(4(0) действия по
принятие реализации
решения решения
Подсистемы организации и плани--,>■■ рования, __другие службы
Ш0,Сл(0)
Рис. 2. Модель идеального информационного обеспечения диспетчера УВД
ИИО обладает следующими свойствами:
1). /иио(4(0, /"(О) = Д4(0, Ч/(1)(0) - ИИО зависит от состояния ДВО 4(0 и от состояния 5-го ЛПР У!)(/);
2). /иио(4(О, Ч/М(0) ^ЛСа(О) - ИИО не зависит от состояния РТС Са(0;
3). /иио(4(0, ^<!)(0) = /„пр(4(0, ) - ИИО обеспечивает получение информации, непосредственно необходимой для принятия наилучшего решения при состоянии ДВО 4(0;
4). /ИИЭ(4С0. Ум(0) < /"""(Ч^СО) - при ИИО невозможна информационная перегрузка диспетчера;
5). Время переработки информации я-м ЛПР равно 0: /)) ) = 0.
Идеальными являются свойства 2-5.
Предложенная модель ИИО практически может быть полезна с нескольких точек зрения: 1). Она позволяет увидеть, в чем заключаются недостатки существующего информационного обеспечения (ИО). Это делается путем сравнения ИИО /„„„(4(0, 4^(0) с существующим ИО Щ(0, Са(0) ^ /„„(4(0, Са(0, и™) и /й"Ч4(0,^а(')); 2). Модель ИИО позволяет разрабатывать более совершенное ИО. При этом ИИО служит в качестве некоторого эталона, образца, к которому необходимо приблизить существующее ИО; 3). Предложенная модель позво-
ляет прогнозировать будущее развитие ИО; 4). Модель ИИО позволяет предусмотреть меры, направленные на устранение информационной перегрузки диспетчера, поскольку подобная модель помогает ясно и четко видеть, какая информация нужна диспетчеру, а какая является ненужной и избыточной в тот или иной момент времени.
В работе рассмотрено также ИИО диспетчера ПК ВД, которое позволяет наметить пути совершенствования реального ИО диспетчера ПК, в том числе, пути совершенствования ввода информации в систему ПК. «Идеальный» интерфейс ввода информации в СПК обладает следующими основными особенностями: 1. Любая информация вводится «в одно касание»; 2. Наиболее вероятная информация, которую необходимо ввести в СПК, предлагается для ввода автоматически, диспетчеру при необходимости нужно лишь откорректировать эту информацию; 3. Наличие подсказок о всех технологических операциях, которые диспетчеру необходимо выполнить.
В главе 4 производится обоснование выбора показателей эффективности ИО диспетчера ПК. Рассмотрены показатели эффективности ИО диспетчера ПК, в том числе:
1. Показатели надежности (достоверности) информации, частным случаем которых является точность отображения ВО.
2. Показатели количества информации о ДВО, характеризующие загруженность диспетчера, среди которых представлены показатели (1) —(5).
3. Показатели качества информации о ДВО, т.е. показатели, описывающие достижение некоторой целевой функции. В качестве одного из таких показателей может быть принят показатель вида Ц, = 1о§г(Р,/Р„), где Р0 и Р, - начальная (до получения информации) и конечная (после получения информации) вероятности достижения цели.
4. Показатели экономической эффективности, которую обеспечивает информация о ДВО (строго говоря, этот вид показателей является частным случаем показателей качества информации).
В качестве показателя экономической эффективности могут использоваться: абсолютный показатель экономии авиатоплива, которая обеспечивается получаемой диспетчером информацией: Э;(ДО = £?_(Д/)-£?,(Д*). где б. (ДО - затраты авиатоплива в зоне ОВД при отсутствии информации /; Q, (ДО - затраты авиатоплива в зоне ОВД при наличии информации /; относительный показатель э,(Д<) = ЭД ДО/Д(Д/)» где /?(Д/) — выполненная Л А работа в зоне УВД за период времени Л/ (налет, число перевезенных пассажиров и т.п.); критерий вида Е{ДО = Э, (ДО - С(ДО и £(Д0 = Э, (ДО/С(ДО, где С(Д0 - затраты на создание и эксплуатацию системы, обеспечивающей получение-и предоставление диспетчеру информации о ДВО.
5. Показатели эффективности ввода информации в систему ПК, такие, например, как время ввода в СПК информационного элемента при использовании стандартной или специализированной клавиатуры ввода.
Если информационному элементу соответствует последовательное нажатие нескольких клавиш, то время ввода элемента информации определяется выражением: t„ = tnon + tm + N tH, где tno„ - время получения информации и выделения подлежащего вводу элемента информации; — время поиска клавиши, соответствующей данному информационному элементу; („ - время, необходимое для нажатия клавиши; N - число нажатий клавиш, необходимое для ввода информации. Если для ввода информационных блоков используется специализированная клавиатура, то для ввода информации требуется время t,CK, определяемое в соответствии с выражением: = [l-P(l-l//i)], где Р — вероятность появления в текстах информационных блоков укрупненных элементов информации; п ~ средняя длина укрупненных элементов информации.
6. Различного рода комплексные показатели, которые получаются как
т
свертки (функции) от частных показателей, например K(t) = ^lal{i)kl{t), где
i-i
k,(t) — частный показатель эффективности; a,{t) - коэффициент веса частного i-ro показателя эффективности; т — число частных показателей эффективности.
В главе 5 разрабатываются методы и средства ПК ВД.
По критериям удобства восприятия информации, времени восприятия и анализа ВО, информативности, «идеальности» и точности отображения ВО более предпочтительным является способ отображения информации на фоне карты-схемы маршрутов движения, и поэтому именно его нужно выбрать за основу отображения информации в перспективных СПК ВД.
Метод высокоточного отображения ВО с использованием информации о дальности до РНТ предполагает определение экипажем дальности до находящейся на линии пути РНТ с помощью высокоточных бортовых навигационных средств (DME, РСБН, GPS), передачу этой информации диспетчеру (по его запросу) и ввод информации в СПК диспетчером.
Максимальная погрешность отображения ВО с помощью СПК ВД в этом случае сразу после ввода в СПК ВД информации о дальности определяется
формулой: » W(m,_ + J +a2D+ о2акр, где W - путевая ско-
рость JlA; mt_ и <т,_ - соответственно м.о. и с.к.о. времени ввода полученной от
экипажа информации о дальности до РНТ; Од — с.к.о. погрешности дальномер-ной системы, с помощью которой экипаж определяет местоположение Л А на линии движения.
Проведенные в работе расчеты показывают, что потенциальная точность отображения ВО в СПК ВД с использованием высокоточных далъномерных систем, находящихся на линии движения ЛА, выше потенциальной точности ДГ примерно в 6 раз.
Метод высокоточного отображения ВО с использованием информации о фактической путевой скорости ЛА предполагает оперативный ввод в СПК информации о скорости в соответствии с данными, полученными от экипажа.
Метод высокоточного отображения ВО с использованием периодической корректировки местоположения меток ЛА предполагает периодическую (с частотой, например, 1 раз в 5-10 мин) корректировку местоположения меток ЛА на экране ВО СПК по данным бортовых высокоточных навигационных средств. При этом максимальная погрешность отображения ВО через интервал времени А/ после корректировки местоположения метки ЛА в СПК ВД можно определить в соответствии с выражением: » + +Д/2(<4 +Д/И'(0,0175г/)2). где с^- с.к.о. измере-
ния путевой скорости IV; II— скорость ветра; — период обновления информации на экране ВО. Расчеты по этой формуле показывают, что потенциальная точность высокоточного отображения ВО с использованием периодической корректировки местоположения меток ЛА при частоте корректировки 6-12 мин собтвётствует максимальной погрешности отображения ВО 10-15 км.
Метод повышения точности отображения ВО при наборе высоты или снижении ЛА обеспечивает уменьшение погрешности отображения ВО от величины десятков км до нескольких км. Для повышения точности отображения местоположения ЛА в процессе набора высоты (снижении) необходимо учитывать погрешность Ауся(яав)(0' При этом СПК ВД должна отображать метку ЛА на расстоянии $*(/) = ± АзСфоб)(0 от последнего пройденного ПОД, где «(О -расстояние от последнего пройденного ПОД при условии, что ЛА движется по линейному закону. В работе получены эмпирические полиномиальные формулы для
•Метод высокоточного отображения высоты ЛА в процессе набора высоты (снижения). Электронные СПК ВД могут обеспечивать отображение высоты ЛА на участках с переменным профилем движения в соответствии с выражением Н(А1) = Я0 + Уу&1, где Н0 - начальная высота; Д/ - время, прошедшее с начала маневра изменения высоты; Уу — вертикальная скорость.
В диссертационной работе приведены элементы технологии диспетчера ПК ВД, обеспечивающие повышение точности отображения ВО на экране СПК ВД в соответствии с разработанными методами. •
Метод деления ЛА на три группы: требующих вмешательства в движение со стороны диспетчера УВД, требующих повышенного внимания и не требующих повышенного внимания
Пусть 0 — множество всех выполняющих полеты ЛА, состоящее из элементов 1аи а - множество Л А, находящихся на управлении в к- й зоне ответственности в "момент времени Л Разобьем множество Ак(1) на 3 непересекающихся подмножества /), В*(О и В\ (/), такие что: В\ (/) = {/а, е А1(1)| V/«, найдется хотя бы один 1ар / Ф], для которого 'P(.L**в(i,Jit,jm) < С*) > ргр и Р(Д#)у(/^„) < > ргр}, где Р'13 — некоторое граничное значение вероятности; — минимальный безопасный интервал горизонтального эшелонирования;
Amin - минимальный безопасный интервал вертикального эшелонирования; ^mfnOWi'min) — случайный минимальный прогнозируемый интервал в горизонтальной плоскости между элементами la, и /в,, / Ф J, множества Ak(t),> где ^ -прогнозируемое время наибольшего сближения (время, когда по прогнозу ^ и laj сблизятся на наименьший интервал в горизонтальной плоскости); Д//¿(fj^) - случайный вертикальный интервал между элементами la, и laj в момент времени . Другими словами la, е Bk(t), если с вероятностью большей Р1* прогнозируется сближение la, с любым другим 1а} $ , на интервалы менее безопасных.
В\ (t) - {la, е Ak(t)\\fla, не найдется ни одного laJy i ф j, для которого P(WJ.'L) < О > 1 - Рф и Р(ДЯ„(0 < Лтп)> 1 - рп>}. Другими словами IaI е В* (О, если элемент la, гарантировано (с вероятностью большей Р^) не сблизится с любым другим lajt, на интервалы менее безопасных.
B^(t) = а\с) - Bk(t) - Вк (/), то есть во множество B$(t) попадают все элементы la, е A\t), не вошедшие в Вк (/) или в B*(t): Bk(t) - {la, e Ak(t)\ la, <£ fi* (i), la, <£ fi3*(f)}- Для любого la, e B^(t) найдется такой Щ + , e /4*(f), для которого PUZOJ.t'L) < О < Рф и Р(ДЯ,(0 < hmJ < Р" и в то же время ШШМ < О > 1 -Р^ и Р(ДЯ,(/1) <Лтп)>1-Ргр. Иначе говоря, во множество Вк (t) входят все те элементы la, е которые требуют управления с высокой вероятностью Р S Р^, во множество Вк (t) входят все элементы la,, которые требуют управления с вероятностью 1 - Р^ <. Р <, Рф, а во множество Вк (t) — элементы la,, которые требуют управления с очень малой вероятностью Р < 1 - Р1"".
Группы ЛА Bk(t), fi* (О и Bk{t) на экране ВО отображаются 3-мя разными цветами: соответственно желтым, белым (или синим) и зеленым цветом.
В работе приведена практическая методика и алгоритм деления ЛА на три группы в соответствии с разработанным методом.
Практическая ценность метода деления ЛА на три группы
С точки зрения диспетчера: ЛА первой группы /а, е Вк (О представляют собой ЛА, которые требуют вмешательства в движение; ЛА второй группы la, e Bk(t) требуют повышенного внимания, а ЛА третьей группы la, e Bk(t) не требуют повышенного внимания (не требуют управления). Представим себе, что в зоне ответственности диспетчера УВД находится 30-40 ЛА. Это заведомо превышает возможности диспетчера при использовании традиционных методов и средств отображения информации о ВО.
Если \/1а, [/а, 6 Ак(() 1а, е В* (/)], т.е. все Л А, находящиеся на управлении относятся к третьей группе, то все метки ЛА на экране ВО будут отображаться зеленым цветом. С точки зрения восприятия по зрительному каналу диспетчера данная ситуация выглядит очень просто: если на экране ВО все ЛА зеленые, то все из них (по определению) не требуют вмешательства со стороны диспетчера.
На практике, если на экране ВО разные группы ЛА отображаются разными цветами, то с точки зрения восприятия диспетчером ситуация выглядит на много проще, чем при традиционном отображении ВО. Он буквально с первого взгляда видит, какие ЛА требуют его вмешательства, на какие ему нужно обратить повышенное внимание, а на какие он может временно внимания не обращать. Изложенный метод может существенно сократить время анализа ВО и повысить эффективность УВД.
Метод предоставления информации о параметрах ПКС предполагает отображение информации о времени до ПКС, минимальном расстоянии расхождения между ЛА ЛД тенденции изменения этого интервала, интервале эшелонирования АЯ. Точки на отрезках АС и С£> представляют собой одноминутные метки (рис. 3).
55 км «--»
<11 мин
/
С
1
Функция дальномера между ЛА с отображением времени до ПКС
1
Функция дальномера между ЛА с отображением времени до ПКС и минимального расстояния сближения
Рис. 3. Предоставление диспетчеру информации о параметрах ПКС
Методика решения задачи разрешения (запрещения) пересечения занятого эшелона в СПК ВД предполагает расчет минимальной вертикальной скорости пересечения V™", обеспечивающей безопасное расхождение с учетом погрешностей определения местоположения ЛА и параметров их движения с помощью СПК: V™ = ДА^, + Г2)/('о -Кш ~^г= -Д.»« + +< ,
где стг — с.к.о. погрешности определения расстояния между ЛА в момент пересечения; а^и стж> - с.к.о. отображения с помощью СПК путевой скорости
+ 10
:Г
Рис. 4. Предоставление информации о возможности изменения скорости Л А для разрешения ПКС
ЛА] (fVt) и ЛА2 (И72); aSi и aSj - с.к.о. отображения с помощью СПК местоположения соответственно ЛА, и ЛА2; ?сн - оценка времени снижения ЛА] до эшелона, занятого ЛА2.
В работе предложен метод предоставления диспетчеру информации, позволяющей разрешить ПКС путем изменения скорости ЛА (рис. 4). Отрезок продольного расстояния AD в момент наибольшего сближения ЛА снабжен шкалой, единица длины которой равна изменению прогнозируемого расстояния AD при изменении продольной скорости Л А на 10 км/час. В работе приведен алгоритм расчета величины изменения скорости, необходимой для разрешения ПКС.
Реализация данных методов дает возможность диспетчеру с одного взгляда оценить степень опасности той или иной ситуации и облегчает ПР, позволяет освободить диспетчера от рутинной работы расчетов в уме, которые, зачастую выполняются приблизительно, на «глазок», а порой не выполняются вообще.
Разработан метод подсказки диспетчеру о разрешенных и запретных маневрах изменения высоты при возникновении ПКС или при необходимости выполнения вертикального маневра (рис. 5). Если на определенном эшелоне имеется ЛА, представляющий опасность для набора высоты или снижения, то соответствующий элемент (круг или стрелка) отображается красным (запрещающим) цветом. Если на ближайших встречных эшелонах имеются препятствия, ограничивающие вертикальную скорость, то соответствующий элемент («стрелка вверх» или «стрелка вниз») отображается желтым цветом (ограничения по вертикальной скорости).
В работе приведена методика оценки наличия препятствий для набора высоты (снижения), позволяющая реализовать поддержку ПР диспетчера ПК в соответствии с разработанным методом.
Рекомендация (подсказка) о вертикальной скорости ЛА при разрешении конфликтной ситуации предполагает отображение минимальной вертикальной скорости, обеспечивающей безопасное пересечение занятого эшелона (рис. 5).
О
на ближайшем верхнем попутном эшелоне
+ 52 м/сек^Гг" на ближайшем верхнем '-' встречном эшелоне
[П на ближайшем нижнем встречном эшелоне
ойаближайшемнижнем
попутном эшелоне
Рис. 5. Элемент сигнализации о наличии препятствий
Разработанная методика поддержки IIP с использованием информации о возможном изменении высоты и о запретных маневрах изменения высоты избавляет диспетчера о необходимости анализа возможных сценариев развития ситуации и расчета возможных вариантов ПР. Эта методика позволяет существенно уменьшить вероятность ошибочных действий диспетчера и сократить время ПР.
Методами ПК ВД, обеспечивающими повышение эффективности УВД в зоне ответственности диспетчера МДП, являются:
1. Отображение JIA в местах посадок на не базовом аэродроме с отображением времени выхода на контрольную связь.
2. Отображение JIA в зоне выполнения авиационных работ.
3. Совместное или раздельное отображение нескольких групп ПОД, например: ПОД местных воздушных линий (МВЛ); крупных ПОД, находящихся не на MBJ1; ПОД, которые используются достаточно часто; ПОД которые используются очень редко.
4. Методы быстрого поиска ПОД в зоне ОВД. Эта функция очень полезна в случаях, когда в зоне ответственности диспетчера УВД находятся 100-150 и более ПОД (в некоторых случаях их количество может достигать 250 и более).
5. Отображение ВО на фоне многослойной карты, например, с использованием слоев: 1) реки, озера н другие водные акватории; 2) дороги; 3) населенные пункты; 4) названия населенных пунктов.
Метод «привязки к наземным ориентирам» позволяет контролировать движения ЛА с высокой точностью. При использовании данного метода диспетчер просит экипаж доложить момент пролета ЛА точечных (линейных) ориентиров на местности и корректирует местоположение метки ЛА на экране ВО с использованием электронной карты в момент доклада. Максимальная погрешность отображения ВО с помощью СПК ВД AS"™ сразу после ввода в СПК В Д информации о месте ЛА не превышает 6 км.
При контроле движения Л А с использованием GPS максимальная погрешность отображения ВО сразу после ввода в СПК информации о месте ЛА = » 2 км.
В главе 6 проводится оценка эффективности разработанных методов и средств ПК ВД.
В целях оценки предлагаемых в диссертации методов и средств ПК ВД автором настоящей работы была разработана автоматизированная система процедурного контроля воздушного движения (АС ПК ВД), которая реализована на базе персонального компьютера.
Оценка точности отображения ЛА, следующих вне трасс, при использовании GPS. С.к.о. погрешности отображения ЛА вдоль оси трассы сразу после ввода информации о географических координатах ЛА определяется выражением: ах = -J(fV(j,m f + o2gps + (o'wf , где - средняя квадратическая ради-
альная погрешность определения места ЛА с помощью GPS. Учитывая, что величина aGPS имеет порядок 10-ти метров, этой величиной в полученном выражении для csx можно пренебречь: ах = f + (p^pf • В соответствии с этой формулой можно получить, что с.к.о. <зх погрешности отображения ЛА вдоль оси трассы сразу после ввода информации не превышает 1 км.
Оценка количества информации при отображении ВО с помощью предлагаемых методов и средств ПК ВД и диспетчерского графика проводилась с помощью выражений (1)-(5). Отношение количества информации о местоположении ЛА вдоль осей трасс, предоставляемой с помощью предлагаемых методов и средств ПК ВД, к количеству аналогичной информации, предоставляемой с помощью ДГ, может достигать 1,9 - 6,3. Другими словами, ДГ в несколько раз менее информативен, чем способ отображения информации с отображением меток ЛА на фоне карты-схемы зоны УВД, который необходимо использовать в СПК ВД.
Максимальная погрешность отображения ЛА вдоль оси трассы различными способами приведена в таблице 2.
Таблица 2.
Погрешности отображения Л А
№ п/п Способ РЛК или ПК ВД Макс, по-грещц., КМ'
1. РЛК, трасса направлена на/от РЛС 3
2. РЛК, трасса проходит перпендикулярно РЛС на удалении 300 км 15,7
3. ПК ВД, сразу после корректировки местоположения метки ЛА с помощью высокоточных дальномерных систем 4,4
4. ПК ВД, корректировка с частотой 1 раз в 5 мин 8,3
5. ПК ВД, корректировка с частотой 1 раз в 10 мин 13,5
6. АС ПК ВД, контроль с использованием информации о скорости впереди идущих однотипных ЛА, экспериментальные данные 9.1
7. АС ПК ВД, контроль с использованием информации о расчетном времени выхода из зоны УВД по докладу экипажа (в том числе на участках с переменным профилем движения), экспериментальные данные 20,7
8. Диспетчерский график, горизонтальный полет ЛА 25-41 км
Из таблицы видно, что разработанные средства и методы ПК ВД позволяют отображать ВО с точностью, сопоставимой с точностью РЛК.
Оценка возможности снижения норм продольного эшелонирования при полетах по ППП при отсутствии непрерывного РЛК
Очевидно, что увеличение точности определения местоположения ЛА с помощью предлагаемых методов и средств ПК БД дает возможность уменьшения норм продольного эшелонирования при полетах по 111111 при отсутствии непрерывного РЛК, и вместе с тем, - увеличения пропускной способности элементов воздушного пространства.
В случае, когда ЛА следуют по одному маршруту на одном эшелоне, даль-номерная система (РНТ) находится на линии пути, и диспетчер периодически, не реже одного раза в Д? мин, корректирует местоположение меток ЛА по данным о дальности до РНТ, возможность снижения норм продольного эшелонирования при полетах по ППП при отсутствии непрерывного РЛК можно оценить по формуле: Ьс™ >1ос + (Ь™к - Ьос)асх,"с/ах;
ас™ (ДО = д/ст£ + <з2окр + (ДЛТв, )2, где - существующая норма продольного эшелонирования при непрерывном РЛК; Ьгх — расстояние опасного сближения между ЛА; ас"к и ах — с.к.о. погрешностей отображения меток ЛА с помощью СПК и РЛК соответственно; о^-с.к.о. измерения путевой скорости; ос -с.к.о. измерения дальности до РНТ; аокр - с.к.о. ошибки округления показаний дальности до РНТ; Д; - период корректировки местоположения меток ЛА.
Норма продольного эшелонирования при полетах по ППП при отсутствии непрерывного РЛК , определенная в соответствии с этим выражением, гарантирует, что ПК ВД при отсутствии непрерывного РЛК обеспечит такой же уровень безопасности ВД, что и РЛК (формула получена при условии, что погрешности отображения средствами ПК меток ЛА] и ЛА2 распределены по нормальному закону, а также по закону двусторонней экспоненты).
Расчеты показывают, что предлагаемые методы и средства ПК ВД при норме продольного эшелонирования = 45 км и при частоте корректировки ' местоположения меток ЛА 1 раз в 5 мин позволяют обеспечить уровень безопасности ВД не хуже, чем средства РЛК с точностью отображения местоположения ЛА ах — 1 км. Для сравнения: существующая норма эшелонирования при полетах по ППП при отсутствии непрерывного РЛК на одном эшелоне равна 10 мин, что соответствует примерно 150 км. Другими словами, предлагаемые методы и средства ПК ВД обеспечивают возможность снижения норм эшелонирования в 3-4 раза по сравнению с существующими нормами.
Оценка экономического эффекта от внедрения предлагаемых методов и средств ПК ВД
Приближенно возможный экономический эффект на одной трассе зоны УВД при полетах по ППП без непрерывного РЛК, связанный с уменьшением норм продольного эшелонирования, можно оценить в соответствии с выражением: ЭСШ{Т) = 2ЛДГ)-дспк(Т) = ЧТ(.Х*Г„К-Х™)(ДСЧ4,„ /IV + АС„ /2), ^ = X™ =№«)/{*+ и™), где Х^ - интенсивность получивших отказ в полете на наивыгоднейшем эшелоне ЛА при использова-
нии ДГ; А.™* - интенсивность потока получивших отказ ЛА при ведении ПК с помощью предлагаемых методов и средств; Ьтр - длина трассы; д — стоимость авиатоплива; ДС„ - среднее увеличение часового расхода топлива при переходе с наивыгоднейшего эшелона на менее экономичный попутный верхний или попутный нижний эшелон; ДСУ- средние дополнительное потери топлива во время набора высоты; Ьэш - существующий интервал эшелонирования; х^ — временной интервал продольного эшелонирования при полетах по ППП без непрерывного РЛК с использованием ДГ; — выраженный в единицах длины интервал продольного эшелонирования при полетах по ППП без непрерывного РЛК с использованием предлагаемых методов и средств ПК.
Расчеты в соответствии с приведенным выражением показывают, что при интенсивности ВД 5 ЛА/час можно получить экономический эффект около $ 1,5 тыс. за сутки работы при полетах по ППП без непрерывного РЛК или $0,5 млн. в год. Учитывая, что сеть ВТ России перекрыта полем первичных РЛС на 94% и 90% соответственно на высотах 6000 и 10000 м, можно сделать вывод о том, что внедрение предлагаемых методов и средств ПК ВД, в целом по России, может дать экономический эффект порядка $5 млн. в год.
Оценка повышения эффективности ввода информации в СПК ВД Трудоемкость ввода информации о движении ЛА в систему АС ПК ВД, выраженная в количестве элементарных операций, в 3-5 раз меньше трудоемкости ввода информации на ДГ. Трудоемкость ввода информации о снижении или наборе высоты ЛА в СПК ВД, в 2,75 раза меньше трудоемкости ввода информации на ДГ. ■
Оценка повышения эффективности восприятия и анализа ВО Трудоемкость определения местоположения ЛА с помощью предлагаемых в работе методов и средств ПК ВД, выраженная в количестве элементарных операций, в 4 раза меньше трудоемкости определения местоположения ЛА с помощью ДГ. Для оценки времени анализа ВО с помощью разных способов контроля ВД были проделаны эксперименты, в которых участвовали 22 диспетчера. Диспетчеру предлагалось вслух проанализировать ВО и принять решение по разрешению конфликтов с анализом всех возможных вариантов решения. В ходе решения задачи фиксировалось общее время, потребное на анализ ВО и принятие решения.
Эксперименты показали, что при загруженности диспетчера 16 ЛА,время анализа ВО при использовании АС ПК ВД примерно в 12 раз меньше, чем при использовании ДГ; в 6 раз меньше, чем при использовании первичного РЛК и ДГ; и в 3 раз меньше, чем при использовании ВРЛ (рис. 6). Из рисунка видно, что преимущество использования предлагаемых в настоящей работе методов и средств ПК В Д возрастает с увеличением загруженности диспетчера. ... , .
Эксперименты также показали, что при использовании АС ПК ВД существенным образом уменьшается вероятность ошибочных действий диспетчера. Так, при анализе ВО, предъявленной с помощью первичного РЛК и ДГ, при за-
груженности 12 ЛА три диспетчера допустили ошибку (ложный конфликт), пять диспетчеров не смогли выявить реальный конфликт; при загруженности 16 ЛА 19 диспетчеров не смогли выявить реальный конфликт, но указали на ложный конфликт. При анализе ВО, предъявленной с помощью вторичного РЛК, при загруженности 20 ЛА один диспетчер допустил 1 ошибку (ложный конфликт); 4 диспетчера допустили 2 ошибки. В то же время при анализе ВО с помощью АС ПК ВД диспетчерами не было допущено ни одной ошибки.
Время анализа воздушной обстановки
ВС на емаи
Рис. 6. Время анализа ВО при предъявлении информации о ВО различными способами: «ДГ» - с помощью диспетчерского графика; «ПРЛ+ДГ» - с помощью первичного РЛК и ДГ; «ВРЛ» - с помощью вторичного РЛК; «АС ПК ВД» - с помощью системы АС ПК ВД
Таким образом, внедрение предлагаемых методов и средств ПК ВД позволяет существенно снизить время анализа ВО, уменьшить вероятность ошибочных действий диспетчеров состава, повысить безопасность ВД.
Повышение пропускной способности интерфейса «СПК-днспегчер» при использовании предлагаемых методов и средств ПК ВД
Пропускная способность зрительного канала интерфейса «СПК-диспетчер» (выраженная в максимальном количестве ЛА, информацию о которых диспетчер может безошибочно проанализировать с использованием СПК и принять грамотное решение) при использовании ДГ для среднего диспетчера не более 6-9 ЛА. В то же время пропускная способность интерфейса «СПК-диспетчер» при использовании предлагаемых методов и средств ПК ВД составляет не менее 20 ЛА, то есть примерно в 3 раза выше.
При использовании предлагаемых методов и средств ПК ВД «потеря картины» о ВО является маловероятным событием, в то время, как при использовании ДГ — вполне вероятным.
Предлагаемые методы и средства ПК ВД обеспечивают получение достоверной информации о местоположении JIA и параметрах их движения по данным бортовых навигационных средств независимо от радиолокатора, обеспечивая тем самым требуемый уровень безопасности полетов при его неустойчивой работе. Реализация функций автоматического выявления конфликтных ситуаций (КС) на всю глубину полета J1A в зоне ОВД позволяет существенным образом облегчить работу диспетчера и практически исключить ошибки диспетчера в выявлении КС. Функции автоматического анализа ВО и поддержки ПР значительно облегчают и упрощают анализ ВО и повышают эффективность работы диспетчера. Функции защиты диспетчера от ошибок существенно снижают вероятность ошибочных действий диспетчера и, следовательно, обеспечивают повышение безопасности ВД.
Таким образом, предлагаемые методы и средства ПК ВД позволяют обеспечить существенную помощь диспетчерам УВД, обеспечить значительное снижение их загруженности, существенное повышение безопасности ВД при полетах по ППП без непрерывного РЛК и при наличии на связи до 20-25 ЛА.~;
В главе 7 рассматривается автоматизированная система процедурного контроля воздушного движения АС ПК ВД, разработанная в Санкт-Петербургском государственном университете гражданской авиации. Эта -система предназначена для: ведения ПК ВД в зонах РЦ ЕС ОрВД и/или МДП, поддержки ПР диспетчером УВД, защиты диспетчера от ошибок, автоматического сбора статистической базы данных о ВД (например, для расчета величин^ аэронавигационных сборов), а так же для обработки и отображения в наглядном виде статистики о воздушном движении.
. В АС ПК ВД реализованы почти все методы и средства ПК ВД, разработанные в 5 главе (за исключением предоставления информации о возможности изменения скорости ЛА для разрешения ПКС). Именно совокупность использования всех этих методов и средств в комплексе позволяет перейти к качественно более высокому уровню ПК ВД, по сравнению с существующим.
Преимущества использования АС ПК ВД по сравнению с ДГ представлены в таблице 3. oi
Таким образом, АС ПК ВД по большинству параметров превосходит ДГ в несколько раз, по параметрам 2 и 3 — на порядок, а по параметру 12 — на два порядка. АС ПК ВД обладает многими возможностями, которых ДГ не имеет. Сопоставление представленных в таблице функциональных возможностей и характеристик АС ПК ВД и ДГ показывает, что АС ПК ВД позволяет обеспечить не только количественно, но и качественно, более высокий уровень ПК ВД по сравнению с существующим.
Таблица 3
Преимущества использования АС ПК ВД
№ п/п Функциональные возможности и характеристики Контроль с помощью диспетчерского графика Контроль с помощью АС ПК ВД
1. Пропускная способность интерфейса «СПК-диспетчер» по зрительному каналу, ЛА одновременно на управлении 6-9 не менее 15-20
2. Время восприятия и анализа информации о ВО, на управлении находится 16 ЛА 4,42 мин 0,38 мин (в 12 раз меньше)
3. Максимальная погрешность отображения ВО (За), не более 45-50 км 4-5 км
4. Нормы эшелонирования при полетах по ППП без непрерывного РЛК 10-15 мин (150-225 км при W=900 км/час) 40-60 км (в 3-4 раза меньше).
5. Подсказка-рекомендация диспетчеру Отсутствует Есть ■■■..;.,
6. Защита диспетчера от ошибок Отсутствует Есть .....
7. Возможность «потери картины» ВО Не исключена Практически. . исключена
8. Возможность контроля за движением ЛА при вне-трассовых полетах, спрямлении трасс и обходе гроз Отсутствует или очень ограничена Есть
9. Возможность контроля высоты ЛА в процессе набора высоты (снижения) Отсутствует Есть
10. Оповещение о конфликтах, времени входа в зону ОВД, времени выхода из нее, времени пролета ПОД и т.п. Отсутствует Звуковое и голосовое'
11. Сбор базы данных о ВД Отсутствует Автоматически
12. Количество элементарных операций при выявлении ПКС, на управлении ЮЛА до 180 .1
13. Количество элементарных операций, при вводе информации о движении одного ЛА в плане 15 3-5 ■
14. Количество элементарных операций, при вводе информации о снижении или наборе высоты одного ЛА 11 2
В АС ПК ВД реализованы специализированные функции поддержки ПР и защиты диспетчера от ошибок, в виду чего при внедрении данной системы на рабочих местах диспетчера РЦ ЕС ОрВД и МДП резко сокращается вероятность ошибочных действий диспетчера УВД и повышается безопаснрсть-ВД. Внедрение АС ПК ВД дает наибольший эффект в зонах УВД где выполняются полеты по ППП без непрерывного РЛК, а также при высокой загруженности диспетчера УВД (при наличии на связи 6 и более ЛА одновременно).
ВЫВОДЫ
1. Основной результат диссертации состоит в разработке блоков (элементов) общей информационной теории процессов УВД в применении разработанной теории для детального исследования методов и средств ПК ВД. Это позволило создать автоматизированную систему ПК ВД и имеет большое хозяйственное значение.
2. Разработаны и проанализированы модели СПК ВД. Установлено, что в перспективных СПК могут использоваться модели СПК со стохастическим законом движения ЛА вдоль оси трассы, а также модели, в которых боковое движение ЛА, представлено случайным процессом. Отличие представленных моделей СПК ВД от существующих состоит в том, что входом в СПК ВД является векторный случайный процесс, описывающий фактическое состояние ЛА, а выходом — векторный случайный процесс, описывающий отображаемое СПК состояние ЛА.
3. Разработана математическая модель для оценки количества информации о ДВО. Отличие данной модели от известных моделей состоит в том, что она позволяет учесть влияние на количество информации о ВО таких факторов, как точность определения места Л А и плотность В Д. При помощи этой модели установлено, что способ отображения информации о ВО с помощью графика «время-путь» менее информативен по сравнению со способом, при котором метки ЛА отображаются на фоне карты-схемы маршрутов движения.
4. Разработана модель «идеального» информационного обеспечения. Отличие модели ИИО от моделей реального информационного обеспечения состоит в отсутствии такого этапа деятельности диспетчера, как переработка информации (диспетчеру предъявляется информация, непосредственно необходимая для принятия решения), и в наличии идеальных свойств, таких, как нулевое время переработки информации, независимость от состояния РТС, предоставление диспетчеру информации, непосредственно необходимой для принятия решения, невозможность информационной перегрузки диспетчера.
5. Проанализированы процессы, протекающие в простейшем контуре УВД. Для оценки эффективности информационного обеспечения диспетчера ПК предложена совокупность показателей надежности (достоверности) информации, количества и качества информации о ДВО, экономической эффективности, эффективности ввода информации в систему ПК, а также различного рода комплексные показатели.
Таблица 4
Отличия предложенных в диссертации методов от известных ;
№ Предложенный метод Отличие
1. Метод высокоточного отображения ВО в плане с использованием информации о дальности до РНТ, скорости движения ЛА и периодической корректировки место-,положения меток ЛА Предполагает определение дальности ЛА,.. до любого РНТ с помощью высокоточных . бортовых навигационных средств (DME, РСБН, GPS), а также периодическую (частотой раз в 5-10 мин) корректировку местоположения меток ЛА на экране ВО СПК
2..Ч, Метод повышения точности отображения ВО при наборе высоты или снижении ЛА Предполагает учет погрешности отображения местоположения ЛА при полете с пе- : ременным профилем с использованием эмпирических полиномиальных формул.
3. Метод высокоточного отображения высоты ЛА в процессе набора высоты (снижения) Предполагает расчет текущей высоты ЛА и ее отображение на экране СПК ВД с воз-. мощностью ее периодической корректировки по докладу экипажа • ;" " *-г
4. Метод разделения ЛА на три группы Введена дополнительная группа ЛА; тре- ' бующих повышенного внимания,' учитывается вероятностный характер протекающих. в простейшем контуре УВД процессов -
5. Метод предоставления информации о параметрах ИКС Предполагает отображение информации времени до ПКС с помощью шкалы времени, отображение миним. расстояния расхождения ЛА с тенденцией его изменения, и интервала эшелонирования г
6. Метод решения задачи разрешения (запрещения) пересечения занятого эшелона Учитывает погрешности определения местоположения ЛА и параметров'их движения с помощью СПК
7. Подсказка диспетчеру о разрешенных и запретных маневрах изменения высоты Предполагает отображение информации о препятствиях на ближайших встречных и " попутных эшелонах, а также минимальной скорости выполнения вертикального маневра изменения высоты, обеспечивающей безопасное пересечение занятого эшелона
8. Метод «привязки к наземным ориентирам» при контроле ВД на диспетчерском пункте МДП Предполагает получение информации о местоположении ЛА относительно точечных или линейных ориентиров и ввод полученной информации в СПК, на экране ВО которой отображается карта '
6. Разработаны методы и средства ПК ВД. Отличия предложенных методов от известных представлены в таблице 4.
7. Проанализирована эффективность разработанных методов. В процессе анализа установлено:
• разработанные методы и средства ПК ВД позволяют отображать ВО с точностью, в 5-10 раз превышающую точность отображения ВО с помощью ДГ;
• отношение количества информации о местоположении ЛА вдоль осей трасс, предоставляемой с помощью разработанных методов и средств ПК ВД к количеству аналогичной информации, предоставляемой с помощью ДГ, может , достигать 1,9 - 6,3;
• разработанные методы и средства ПК ВД дают возможность снижения норм продольного эшелонирования при полетах по ГОШ при отсутствии непрерывного РЛК до величины 40-45 км (в 3-4 раза по сравнению с существующими нормами); ■-;;,■
• разработанные методы и средства ПК ВД дают возможность получения экономического эффекта в целом по России порядка $5 млн. в год;
• при загруженности диспетчера 16 ЛА время анализа ВО при использовании разработанных методов и средств ПК ВД примерно в 12 раз меньше, чем при использовании ДГ; в 6 раз меньше, чем при использовании первичного РЛК и ДГ;. и в 3 раз меньше, чем при использовании вторичного РЛК;
• использование разработанных методов и средств ПК ВД позволяет существенно уменьшить вероятность ошибочных действий диспетчера УВД;
• пропускная способность интерфейса «СПК-диспетчер» при использовании разработанных методов и средств ПК ВД примерно в 3 раза выше, чем при использовании ДГ;
• разработанные методы и средства ПК ВД позволяют обеспечить безопас-* ность ВД без непрерывного РЛК при наличии на связи до 20-25 ЛА (традиционные средства ПК ВД не обеспечивают безопасность ВД при отказе РЛК,
' если на связи находится более 6-9 ЛА).
8. С использованием предложенных методов и средств ПК ВД разработано ТЗ на создание автоматизированного рабочего места для диспетчера ПК гражданских секторов РЦ ЕС ОрВД и МДП, утвержденное ДГР ОВД ГС ГА Мин-, транса РФ, а также создана автоматизированная система ПК ВД (АС ПК ВД) для рабочих мест диспетчера РЦ (ВРЦ) ЕС ОрВД и МДП, которая внедрена на рабочих местах диспетчера РДЦ ЕС ОрВД Северо-Кавказского Центра ОВД «Стрела», диспетчеров МДП Самарского Центра ОВД и Нижегородского Центра ОВД.
" АС ПК ВД по большинству параметров превосходит ДГ в несколько раз, а по' некоторым параметрам на порядок (см. приведенную выше таблицу 3). Эта система имеет такие функциональные возможности, которых ДГ не имеет (поддержка ПР и защита диспетчера от ошибок). Это свидетельствует о том, что
внедрение АС ПК ВД позволяет обеспечить ПК не только на количественно, но и на качественно более высоком уровне по сравнению с существующим;
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Алешин В. И., Плясовских А. П. Математическое моделирование движения воздушных судов по маршруту методами теории диффузионных процессов// Методы и модели автоматизации процессов управления воздушным движением; Межвузовский сборник научных трудов. Под ред. Г. А. Крыжановского. - Л.: ОЛАГА, 1989. —
с. 38-42. ■
2. Алешин В.И., Плясовских А.П. Математическое моделирований отказов обслуживания при управлении потоком заходящих на посадку ВС в системе' УВД// Вопр. обеспечения безопас. полетов при УВД: Межвуз. темат. сб. науч. тр. — JE, 1986. -С.73-77. • '
3. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Разработка математической модели для оценки количества информации о динамической воздушной обстановке в системе УВД//Авиакосмическое приборостроение.-2003.-№ 6.-С. 62-65.
4. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Математическая модель для оценки количества информации о динамической воздушной обстановке в зоне УВД// Авиакос- . мическое приборостроение. - 2004.-№ 4. - С. 52-55; .
' 5. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Идеальное информационное обеспечение оператора автоматизированных систем на примере диспетчера обслуживания (управления) воздушного движения// Авиакосмическое приборостроение. - 2004. — № 5.-С.41-45. '
6. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П., Харин H.H. Использование байесовских методов статистического оценивания для определения надежности систем АТС// Проблемы рациональной организации воздушного движения: Межвузовский тематический сборник научных трудов/Под ред. Г. А. Крыжановского. —Л.: ОЛАГА, 1991. — С. 35-38.
7. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Об одном подходе к обоснованию целесообразности внедрения систем предупреждения столкновений //Теория и практика совершенствования системы управления воздушным движением: Межвузовский тематический сборник научных трудов/ Под ред. Г. А. Крыжановского. - Л.: ОЛАГА, 1990.-С. 54-58. ' '
8. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Патент на изобретение № 2134910 по заявке № 98105816, дата поступления: 25.03.98. Приоритет от 25.03.98. Способ управления воздушным движением.
9. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Применение теории информации в исследовании деятельности оператора на примере диспетчера УВД// Авиакосмическое приборостроение.-2005.-№ 10.-С. 33-35. . • ;; ">
10. Плясовских А.П. Об одном подходе к совершенствованию информационного обеспечения оператора авиационных систем// Проблемы эксплуатации и совершенствования авиационной техники и систем воздушного транспорта. Сборник научных трудов. СПб.:Академия ГА, 1997-1998, том 3.-С. 109-104. . ...
11. Плясовских А.П. и др. Авторское свидетельство № 1785354, Заявка № 4772110, приоритет изобретения 22 декабря 1989 г. Микроволновая система посадки летательного аппарата.
12. Плясовских А.П. и др. Авторское свидетельство № 1709366, Заявка № 4807010, приоритет изобретения 28 декабря 1990 г. Устройство для контроля занятости взлетно-посадочной полосы. Зарегистрировано 1 октября 1991 г.
13. Плясовских А.П. Обоснование способа отображения информации на экране воздушной обстановки диспетчера процедурного контроля воздушного движения// Авиакосмическое приборостроение. - 2005. - № 10. - С, 48-50.
14. Плясовских А. П. Оценка эффективности системы предупреждения столкновений ЛА, следующих на пересекающихся курсах// Вопросы навигации и управления воздушным движением: Межвузовский тематический сборник научных трудов/ Под ред. П. В. Олянкжа. - Л.: ОЛАГА, 1990. - С. 90-97.
15. Плясовских А. П., Харин H.H. Совершенствование взаимодействия экипажа воздушного судна и диспетчера УВД в особых ситуациях //Теория и практика совершенствования системы управления воздушным движением: Межвузовский тематический сборник научных трудов/ Под ред. Г. А. Крыжановского. — Л.: ОЛАГА, 1990. -С. 97-102.
Подписано к печати 20.12.2005. Формат 60x90 1/16. Тираж 120. Усл. печ. л. 2,125. Усл.-изд.л. 2,125. С73. Заказ 651. Тип. Университета ГА. 196210 С.-Петербург, ул.Пилотов, дом 38.
Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Плясовских, Александр Петрович
Список сокращений.
Список условных обозначений.
Введение.
1. Анализ и моделирование процедурного контроля воздушного движения
1.1. Роль процедурного контроля воздушного движения в обеспечении безопасности воздушного движения.
1.1.1. Радиолокационный и процедурный контроль воздушного движения.
1.1.2. Роль процедурного контроля в обеспечении безопасности воздушного движения.
1.1.3. Концепция ИКАО контроля за ошибками диспетчера ОВД и процедурный контроль воздушного движения.
1.1.4. Задачи, решаемые системами процедурного контроля воздушного движения.
1.1.5. Радиолокационный контроль и «трек по плану».
1.1.6. Необходимость автоматизации процессов ПК ВД.
1.2. Анализ существующих способов процедурного контроля воздушного движения.
1.2.1. Графический способ процедурного контроля воздушного движения, его достоинства и недостатки.
1.2.2. Метод регистрации воздушной обстановки на планшетке диспетчеров РЦ ЕС ОрВД и ВРЦ ЕС ОрВД.
1.2.3. Метод регистрации воздушной обстановки диспетчером МДП с помощью планшета.
1.2.4. Метод регистрации воздушной обстановки с помощью стрипов
1.2.5. Электронные стрипы.
1.2.6. Электронный диспетчерский график.
- 141.2.7. Сравнительный анализ процедурного контроля воздушного движения методом контроля местоположения JIA «по времени» и «по расстоянию».
1.3. Моделирование процедурного контроля воздушного движения.
1.3.1. Продольное движение JIA вдоль осей трасс.
1.3.2. Боковое движение JIA.
1.3.3. Отображение высоты JIA с помощью СПК.
1.3.4. Общее описание СПК.
1.3.5. Сравнительный анализ моделей СПК.
1.4. Выводы.
2. Оценка количества информации о ДВО в системе УВД.
2.1. Количество информации о местоположении J1A вдоль оси трассы .Л
2.2. Количество информации о местоположении ЛА в зоне УВД.
2.3. Количество информации о местоположении ЛА в зоне УВД при полетах в пределах установленных коридоров.
2.4. Количество предоставляемой с помощью РЛК информации о местоположении ЛА в зоне УВД.
2.5. Свойства количества информации о местоположении ЛА в зоне УВД
2.6. Старение информации о ДВО.
2.7. Количество информации о местоположении ЛА вдоль осей трасс, предоставленной с помощью диспетчерского графика.
2.8. Сравнительный анализ способов предоставления информации.
2.9. Количество информации о необходимости вмешательства диспетчера в развитие ДВО.
2.10. Результаты практических экспериментов.
2.11.0 применимости полученных результатов к исследованию информационных процессов простейшего контура УВД.
2.12. Выводы.
3. «Идеальное» информационное обеспечение диспетчера ОВД.
3.1. Модель информационного обеспечения диспетчера ОВД.
- 153.2. «Идеальное» информационное обеспечение диспетчера ОВД.
3.3. «Идеальное» информационное обеспечение диспетчера процедурного контроля воздушного движения.
3.4. Выводы.
4. Показатели эффективности информационного обеспечения диспетчера процедурного контроля.
4.1. Обоснование выбора показателей эффективности информационного обеспечения диспетчера процедурного контроля.
4.2. Классификация показателей эффективности информационного обеспечения диспетчера процедурного контроля.
4.3. Надежность (достоверность) информации о ДВО.
4.4. Показатели количества информации о ДВО.
4.5. Показатели качества информации о ДВО.
4.6. Показатели экономической эффективности информации.
4.7. Показатели эффективности ввода информации в систему процедурного контроля.
4.8. Комплексные показатели эффективности информации.
4.9. Выводы.
5. Разработка методов и средств процедурного контроля ВД.
5.1. Методы и средства ПК ВД, обеспечивающие повышение качества отображения ВО.
5.1.1. Выбор способа отображения информации в СПК ВД.
5.1.2. Метод повышения точности отображения ВО с использованием высокоточных дальномерных систем, находящихся па линии движения JIA.
5.1.3. Потенциальная точность отображения ВО в СПК ВД с использованием высокоточных дальномерных систем, находящихся на линии движения JIA.
-165.1.4. Метод повышения точности отображения ВО с использованием GNSS.
5.1.5. Метод высокоточного отображения метки J1A вдоль оси трассы с использованием ввода путевой скорости в СПК ВД.
5.1.6. Метод высокоточного отображения ВО с использованием периодической корректировки местоположения меток ЛА.
5.1.7. Метод высокоточного отображения ВО с использованием информации о скорости впереди идущих однотипных ЛА.
5.1.8. Метод повышения точности отображения ВО при наборе высоты или снижении ЛА.
5.1.9. Метод высокоточного отображения высоты ЛА в процессе набора высоты (снижения).
5.1.10. Элементы технологии диспетчера ПК ВД обеспечивающие повышение качества отображения ВО.
5.2. Методы и средства ПК ВД, обеспечивающие повышение эффективности восприятия информации о ВО.
5.2.1. Методология разработки методов и средств ПК ВД, обеспечивающих повышение качества деятельности диспетчера УВД.
5.2.2. Разработка реального технического решения.
5.2.3. Практическая методика деления ЛА на три группы.
5.2.4. Метод, обеспечивающий повышение эффективности восприятия информации о ВО при наборе высоты или снижении ЛА и другие методы.
5.3. Методы и средства ПК ВД, обеспечивающие повышение эффективности переработки информации о ВО.
5.3.1. Идеальное техническое решение.
5.3.2. Методика решения задачи разрешения (запрещения) пересечения занятого эшелона в СПК ВД.
5.3.3. Метод предоставления информации о параметрах ПКС.
- 175.3.4. Практическая ценность методов повышения эффективности переработки информации о ВО.
5.4. Методы и средства процедурного контроля воздушного движения, обеспечивающие повышение эффективности принятия решения (поддержка принятии решения).
5.4.1. Рекомендация (подсказка) об изменении скорости при возникновении ПКС.
5.4.2. Метод подсказки о разрешенных и о запретных маневрах изменения высоты.
5.4.3. Рекомендация (подсказка) о вертикальной скорости ЛА при разрешении конфликтной ситуации.
5.5. Методы и средства ПК ВД, обеспечивающие повышение эффективности УВД в зоне ответственности диспетчера МДП.
5.5.1. Особенности ПК ВД в зоне ответственности диспетчера МДП.
5.5.2. Контроль движения ЛА методом «привязки к наземным ориентирам».
5.5.3. Контроль движения ЛА с использованием GPS.
5.6. Выводы.
6. Оценка эффективности разработанных методов и средств процедурного контроля воздушного движения.
6.1. Оценка точности отображения ВО.
6.1.1. Оценка точности отображения ЛА вдоль осей трасс.
6.1.2. Оценка точности отображения боковых уклонений ЛА от оси трассы.
6.1.3. Оценка точности отображения ЛА, следующих вне трасс при использовании GPS.
6.2. Оценка количества информации при отображении ВО с помощью разработанных методов и средств ПК ВД и диспетчерского графика .248 6.2.1. Оценка количества информации при отображении ЛА вдоль трасс
- 186.2.2. Оценка количества информации о местоположении ЛА в зоне УВД
6.2.3. Оценка количества информации о местоположении ЛА при полетах в пределах установленных коридоров.
6.3. Оценка качества информации о ДВО, предоставляемой с помощью разработанных методов и средства ПК ВД.
6.4. Оценка возможности снижения норм продольного эшелонирования при полетах по ППП при отсутствии непрерывного РЛК.
6.5. Оценка экономического эффекта от внедрения разработанных методов и средств ПК ВД.
6.6. Оценка повышения эффективности ввода информации в СПК ВД.
6.7. Оценка повышения эффективности восприятия и анализа ВО.
6.7.1. Оценка снижения времени анализа ВО и принятия решений диспетчером ОВД.
6.7.2. Оценка снижения трудоемкости и времени решения задач разрешения (или запрещения) пересечения занятого эшелона.
6.7.3. Повышение пропускной способности зрительного канала интерфейса «СПК-диспетчер» при использовании разработанных методов и средств ПК ВД.
6.7.4. Оценка возможности «потери картины» о ВО при использовании диспетчерского графика и разработанных методов и средств ПК ВД
6.8. Оценка снижения вероятности ошибочных действий диспетчера при ОВД при использовании функций защиты диспетчера от ошибок.
6.9. Оценка повышения уровня безопасности полетов при использовании разработанных методов и средств ПК ВД.
6.10. Оценка возможности замены диспетчерского графика электронными СПК ВД на рабочих местах диспетчера ОВД.
6.11. Выводы.
- 197. Автоматизированная система процедурного контроля воздушного движения
АС ПК ВД.
7.1. Общая характеристика АС ПК ВД.
7.2. Методы и средства ПК ВД, реализованные в АС ПК ВД.
7.3. Преимущества АС ПК ВД по сравнению с диспетчерским графиком
7.4. Выводы.
Введение 2005 год, диссертация по транспорту, Плясовских, Александр Петрович
Актуальность темы диссертационной работы «Разработка методов и средств процедурного контроля воздушного движения» обусловлена следующим.
Основными и важнейшими задачами системы УВД являются задачи обеспечения безопасности, экономичности и регулярности воздушного движения [73, 116, 170]. Решение данных задач обеспечивается на этапах А организации, планирования и непосредственного УВД [73], в котором принимает участие такое звено простейшего контура УВД как человек. Эффективность непосредственного УВД в значительной степени определяется эффективностью принятия решений (ПР) диспетчером УВД, причем этап ПР, по всей видимости, является ключевым, наиболее существенным этапом профессиональной деятельности диспетчера [45, 51, 71, 72, 170]. Принятие решений диспетчером УВД обеспечивается, во-первых, с помощью средств радиолокационного контроля (РЛК), и, во-вторых, с помощью средств процедурного контроля воздушного движения (ПК ВД) [25]. Необходимо отметить, что сегодня во всем мире РЛК и ПК используются параллельно как два относительно независимых вида контроля » вд'
Недостатками РЛК являются: очень высокая стоимость, невозможность 100%-го перекрытия воздушного пространства (а иногда и отсутствие экономической целесообразности 100%-го перекрытия), невысокая надежность средств РЛК, возможность появления ложных меток ЛА, возможность полного или частичного отказа и др. [25, 45, 69, 114, 146, 155, 156]. Все это делает невозможным обеспечить абсолютную надежность РЛК и обуславливает необходимость ведения ПК ВД, который является основным способом контроля на тех участках воздушного пространства, где нет РЛК, а также в местах полного или частичного отказа радиолокатора.
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, например, в некоторых регионах развитых странах мира с высокой плотностью воздушного движения воздушное пространство перекрыто радиолокационным контролем до трех крат и более, то в России обеспечить многократное перекрытие воздушного пространства радиолокационным контролем просто невозможно по экономическим соображениям [25]. Многие радиолокаторы России уже давно выработали свой ресурс. Все это делает радиолокационный контроль в воздушном пространстве России менее надежным, чем в развитых странах мира с высокой плотностью воздушного движения, и обуславливает необходимость использования средств ПК ВД.
Сеть воздушных трасс (ВТ) России перекрыта полем первичных РЛС на 94 и 90% соответственно на высотах 6000 и 10000 м, только 28% протяженности ВТ перекрыта полем 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 [25].
Вместе с тем, средства ПК ВД, в настоящее время используемые в системе УВД России далеки от совершенства. В ГА на рабочих местах диспетчера ПК гражданских секторов РЦ ЕС ОрВД и МДП основными средствами ПК воздушного движения является диспетчерский график и планшет (палетка). Диспетчерский график применяется преимущественно на рабочих местах диспетчера РЦ ЕС ОрВД, а планшет (палетка) - на рабочих местах диспетчера МДП.
Необходимо отметить, что диспетчерский график был введен в эксплуатацию почти полвека (!) назад [99, 100], а планшет и палетка - еще раньше. Недостатки существующих средств ПК бросаются в глаза даже человеку, далекому от авиации. Достаточно сказать, что ПК - это способ решения определенных задач, возникающих в процессе непосредственного УВД, и что их решение в настоящее время предусматривается с помощью листа бумаги, линейки и карандаша. Но если эти задачи можно решать с помощью линейки и карандаша, то неужели в наш век информатики и вычислительной техники их нельзя решать с помощью персонального компьютера?
Другими словами, традиционные средства процедурного контроля в настоящее время морально устарели.
В соответствии с прогнозом ИКАО развития воздушного транспорта в течение 1999-2010 гг. объем мировых перевозок, измеряемый выполненными пассажиро-километрами, будет возрастать в среднем ежегодно на 4,5%; объем движения воздушных судов, выраженный показателем вылетов воздушных судов, будет возрастать ежегодно на 2,5 % и за 10 лет вырастет на 30% [142].
В соответствии с данными ФГУП ГЦ планирования и регулирования потоков воздушного движения на период навигации «осень-зима» 2002/2003 в 20 секторах РЦ (ВРЦ) России ожидалось появление критических ситуаций с ВД, и еще в 40 секторах РЦ (ВРЦ) ожидалось появление пред критических ситуаций [143]. При этом под критической понимается ситуация, когда загруженность секторов превышает нормативную пропускную способность сектора «предельно допустимое количество ВС в час», а под пред критической понимается ситуация, когда загруженность секторов в отдельные периоды времени превышает нормативную пропускную способность сектора «допустимое количество ВС в час», но не превышает норматив «предельно допустимое количество ВС в час».
В некоторых секторах РЦ (ВРЦ) России в часы пик наблюдается до 1520 ВС на связи одновременно. Однако диспетчерский график, который используется почти во всех РЦ (ВРЦ) России не обеспечивает безопасность воздушного движения при загруженности диспетчера более чем 4-8 ВС [99].
Все это свидетельствует об острой необходимости разработки более совершенных средств ПК ВД.
В настоящее время созрели технические предпосылки для разработки средств ПК на основе современной компьютерной техники и современного программного обеспечения. В то же время такая разработка невозможна без серьезного научного исследования, целью которого было бы исследование теоретических основ ПК, разработка методологической базы создания средств и методов ПК ВД.
Следует отметить, что в известной современной научно-технической литературе теоретические аспекты ПК ВД обходятся стороной. Возможно, они считаются несерьезными, неактуальными. Среди работ, посвященных исследованию ПК ВД можно отметить кандидатские диссертации [111, 145], причем в работе [145] исследованию ПК посвящена только одна глава, так как данная работа направлена на исследование других вопросов. Отсутствие фундаментальных теоретических исследований в области ПК может отрицательно сказаться на эффективности отображения информации, предоставляемой диспетчеру ПК и на эффективности ПК ВД в целом [27, 97].
В настоящее время производителями систем УВД России разрабатываются средства ПК ВД на основе компьютерной техники. В частности, фирмой «НИТА» была разработана система процедурного контроля «Окно» в основу которой был положен так называемый «трек по плану». В Волгоградском РЦ ЕС ОрВД установлено устройство комплексного преобразования и отображения информации (УК ПОИ) «Строка-Ц», разработчик ОАО «РИМАР», г. Санкт-Петербург.
Что касается зарубежного опыта, то известная фирма «Томпсон», поставившая современные системы УВД в Казани, Ташкенте, Ашхабаде, для диспетчера процедурного контроля разработала электронные стрипы, представляющие собой изображения обычных бумажных стрипов на экране.
Однако такого рода разработки ведутся, что называется, «на ощупь», без серьезной теоретической базы, в лучшем случае используя рекомендации «Евроконтроля», ввиду чего некоторые системы процедурного контроля (СПК) ВД перечисленных производителей обладают порой весьма серьезными недостатками.
Так, например, электронные стрипы фирмы Томпсон, по свидетельству диспетчеров, не позволяют осуществлять УВД при отказе радиолокатора, то есть, по сути, не выполняют свою основную функцию!
В УК ПОИ «Строка-Ц» СПК ВД представлена в виде электронного диспетчерского графика, ввиду чего эта система, по сути, обладает всеми его недостатками.
Основным недостатком СПК «Окно» (фирма ПИТА) являются сложность ввода информации, ввиду чего эта система, несмотря на то, что она была установлена на многих рабочих местах диспетчера МДП, практически не используется.
Отсутствие теоретической базы, позволяющей разработку и создание средств ПК, удовлетворяющих современным требованиям, представляет собой крупную научную проблему, имеющую важное хозяйственное значение.
Одним из «белых пятен» в теории является проблема автоматизации переработки информации диспетчера ПК ВД. В частности, до сих пор не было ответа на такие вопросы: как сделать информационное обеспечение диспетчера ПК ВД более совершенным? Как избавить диспетчера от информационной перегрузки при наличии на управлении более 6-9 JIA? Как снизить вероятность ошибочных действий диспетчера ПК? Какие процессы переработки информации о ДВО необходимо автоматизировать и как именно их нужно автоматизировать?
Другой нерешенной проблемой в информационной теории процессов УВД является обоснование с научной точки зрения способа отображения информации о ВО.
Некоторые разработчики средств ПК взяли за основу радиолокационный способ отображения информации (метки JIA отображаются на фоне карты-схемы маршрутов движения), другие используют график «время-путь» (электронный аналог диспетчерского графика), третьи используют изображения обычных стрипов на экране.
С научной точки зрения не был решен также вопрос о том, как лучше вести ПК за движением JIA: используя расчетное и фактическое время пролета ПОД, или же контролируя их местоположение, используя, информацию о дальности ЛА до фиксированных точек на линии пути. Не были решены также вопросы о том, как практически реализовать концепцию ИКАО контроля за ошибками и защиты диспетчера от ошибок.
Перечисленные проблемы и нерешенные задачи входят в круг настоящего исследования, за пределами которого остаются такие вопросы как: автоматизация ввода информации в СПК, взаимодействие диспетчера ПК ВД и диспетчера РЛК, взаимодействие электронной СПК и плановой подсистемы АС УВД, обмен информации между СПК и АС УВД и некоторые другие.
Объектом диссертационного исследования является ПК ВД.
Предметом исследования являются средства и методы ПК ВД.
Цель работы - разработка теоретической базы, обеспечивающей создание средств ПК, удовлетворяющих современным требованиям, разработка перспективных средств и методов ПК ВД на основе современной компьютерной техники и современного программного обеспечения, позволяющих перейти на качественно более высокий уровень ПК ВД по сравнению с существующим.
В диссертации решены следующие задачи:
1. Разработаны модели СПК ВД, позволяющие создание перспективных средств и методов ПК ВД, проведена классификация моделей.
2. Разработана математическая модель для оценки количества информации о динамической воздушной обстановке (ДВО), отображаемой на экране диспетчера ОВД.
3. Разработаны модели идеального информационного обеспечения диспетчера УВД и диспетчера ПК ВД.
4. Разработаны методы и средства ПК ВД, позволяющие существенно повысить эффективность ПК ВД.
5. Произведено обоснование выбора показателей эффективности информационного обеспечения диспетчера ПК ВД. Разработаны представляющие новизну и методологическую ценность показатели количества информации о местоположении J1A.
6. Выполнен анализ эффективности разработанных средств и методов ПК ВД.
Методологические основы. Для решения поставленных задач в работе используются методы теории вероятностей и математической статистики, теории случайных процессов, имитационного моделирования, теории информации, математической теории связи, теории массового обслуживания, теории инженерного творчества.
Взаимосвязь основных результатов работы представлена на рис. В.1.
В 1-й главе сделан вывод о необходимости использования ПК ВД в ОВД в настоящее время, обоснована необходимость качественного изменения существующих средств ПК ВД на основе современной компьютерной техники и современного программного обеспечения. Высказана гипотеза о расширении функциональных возможностей перспективных СПК, которые будут решать задачи защиты диспетчера от ошибок и поддержки принятия решения (ПР). Проведен анализ существующих СПК ВД. Показано, что диспетчерский график обеспечивает отображение воздушной обстановки (ВО) с точностью, на порядок ниже, чем радиолокатор. Проанализированы недостатки диспетчерского графика и других средств ПК ВД. Сделан вывод о необходимости совершенствования СПК ВД.
Проведено моделирование процедурного контроля воздушного движения, решается задача построения моделей ПК ВД, которые могут быть использованы для разработки перспективных методов и средств ПК ВД. Сделан вывод о необходимости перехода к моделям, обеспечивающим возможность периодической корректировки местоположения J1A в произвольный момент времени на основе информации о местоположении
Рис. В.1. Взаимосвязь разделов и глав диссертационной работы
Во 2-й главе на основе теории информации разрабатывается математическая модель для оценки количества информации о ДВО.
Необходимость такой модели обусловлена тем, что свойства зрительного канала диспетчера ОВД во многом схожи со свойствами информационного канала, рассматриваемого в математической теории связи [68, 121, 167, 175].
Делается вывод о том, что способ отображения информации о местоположении ЛА на фоне схематичного изображения трасс (на фоне карты) обеспечивает гораздо большее количество информации о ДВО по сравнению с диспетчерским графиком. i
В главе 3 на основе анализа модели реального информационного обеспечения (ИО) разработана модель «идеального» информационного обеспечения (ИИО), представляющая собой теоретическую конструкцию. Исследованы свойства модели ИИО. Разработана модель ИИО диспетчера ПК. Сделан вывод о том, что ИИО позволит обеспечить разработку перспективных средств и методов ПК ВД.
В 4-й главе обоснованы показатели эффективности информационного обеспечения диспетчера ПК ВД, которые будут использоваться для оценки эффективности разработанных средств и методов ПК ВД.
Таким образом, главы 1-4 являются теоретической основой для дальнейшего исследования, в котором осуществляется разработка методов и средств ПК В Д.
Следует отметить, что результаты главы 2 (оценка количества информации о динамической воздушной обстановке в системе УВД) и главы 3 («идеальное» информационное обеспечение диспетчера ОВД) являются центральными, основополагающими для разработки перспективных методов и средств ПК ВД. Можно сказать, что эти главы являются теоретической, методологической основой, базисом, на котором размещается надстройка следующих глав.
Отметим также, что методологической основой диссертационного исследования, которое дало возможность получить результаты главы 2, является теория информации, а именно те ее разделы, которые дают оценку количества информации о событии с двумя исходами и оценку количества информации от непрерывного источника с бесконечным числом состояний [42,66, 152, 160].
Методологической основой главы 3 является теория инженерного творчества, и, в частности, понятие идеального технического решения [14, 138].
Глава 5 посвящена разработке методов и средств ПК ВД. В 6-й главе осуществляется оценка эффективности разработанных методов и средств процедурного контроля воздушного движения, разработанных в предыдущих главах. В 7-й главе рассматривается разработанная автором автоматизированная система процедурного контроля воздушного движения АС ПК ВД.
Теоретической основой проведенного исследования являются теория информации и теория инженерного творчества, с использованием которых разработаны новые теоретические положения, а именно математическая модель для оценки количества информации о ДВО и модель «идеального» информационного обеспечения.
На защиту выносятся:
1. Модели СПК, входом которых являются фактические координаты JIA, а выходом - координаты J1A, отображаемые с помощью СПК, и их классификация по виду входных и выходных сигналов.
2. Математическая модель для оценки количества информации о ДВО.
3. Модель идеального информационного обеспечения диспетчера УВД и диспетчера ПК ВД.
4. Показатели эффективности информационного обеспечения диспетчера ПК ВД, в том числе показатели количества информации о местоположении ЛА вдоль оси трассы и в зоне УВД.
5. Разработанные средства и методы ПК ВД, в том числе: метод деления Л А на три группы по степени необходимости вмешательства в движение ЛА, методы высокоточного отображения ВО, метод предоставления информации о параметрах ПКС, поддержка принятия решения диспетчером.
6. Результаты обоснования выбора способа отображения информации о ВО в СПК, оценки эффективности разработанных методов и средств ПК ВД.
Научная новизна и теоретическая значимость. В диссертации разработаны блоки общей информационной теории процессов УВД, фундамент которой заложен в работах [71, 85, 86]. Эти блоки применяются к детальному исследованию методов и средств ПК ВД, что позволило разработать автоматизированную систему ПК ВД и имеет большое народнохозяйственное значение. В работе впервые:
1. Предложена модель СПК ВД, входом которой являются фактические координаты J1A, а выходом - координаты JIA, отображаемые с помощью СПК;
2. Предложена математическая модель для оценки количества информации о ДВО, разработанная на основе теории информации. Отличие данной модели от известных состоит в том, что она позволяет учитывать влияние на количество информации о воздушной обстановке (ВО) таких факторов, как точность отображения места JIA и плотность J1A на трассе (в зоне УВД). Прикладное значение данной модели состоит в том, что она позволяет сравнивать информативность различных способов отображения ВО и обосновать выбор наиболее предпочтительного из них;
3. Разработаны модели ИИО диспетчера УВД и диспетчера ПК В Д. Модель ИИО отличается от известных моделей информационного обеспечения наличием идеальных свойств и отсутствием такого этапа деятельности диспетчера, как переработка информации;
4. Предложен способ отображения ВО путем деления JIA на три группы по степени необходимости вмешательства диспетчера в движение ЛА;
5. Теоретически обоснована целесообразность отображения ВО на основе карты-схемы;
6. Разработаны методы и средства ПК ВД, позволяющие перейти на качественно более высокий уровень ПК ВД; проведена оценка разработанных методов и средств.
Практическая ценность работы. Разработанные средства и методы ПК ВД обеспечивают ведение ПК ВД на более высоком качественном уровне по сравнению с существующими средствами ПК. Они позволяют: существенно снизить вероятность ошибочных действий диспетчера, повысить пропускную способность интерфейса «СПК - диспетчер ПК», повысить уровень безопасности ВД, увеличить пропускную способность элементов воздушного пространства при полетах по правилам полетов по приборам (111111) без непрерывного PJIK.
Реализация результатов работы. Результаты диссертации применялись:
- в научно исследовательской работе по теме «Проведение испытаний по оценке аппаратуры автоматизации процедурного контроля воздушного движения (АС ПК ВД) на безопасность полётов», выполненной Академией ГА по хоздоговору с Министерством транспорта Российской Федерации в 2001 г.
- в учебном процессе по курсам «Прикладная теория управления движением на транспорте», «Информатизация процессов УВД», «Информатизация транспортных процессов».
- в дипломном проектировании студентов очного и заочного факультета Академии ГА на тему «Обоснование рекомендаций по организации процедурного контроля в зоне ответственности диспетчера РЦ (МДП)»;
- при разработке АС ПК ВД (автоматизированной системы процедурного контроля воздушного движения).
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались: на всесоюзной научно-практической конференции «Проблемы совершенствования радиоэлектронных комплексов и систем обеспечения полетов» (Киев, КИИГА, 1989 г.), на всесоюзной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс и эксплуатация воздушного транспорта (Москва, МИИГА, 1990 г.), на всесоюзном симпозиуме «Время экстренной реакции человека-оператора и вопросы безопасности полетов: теория, методы, приборы» (Иваново, 1990 г.), на 1-й Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность полетов и государственное регулирование деятельности в гражданской авиации» (Санкт-Петербург, 1995 г.), на международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ-97» (Санкт-Петербург, СПГУВК, 1997 г.), на научно-технической конференции «Современные научно-технические проблемы ГА» (Москва, Московский гос. технич. университет ГА, 1999), на международной конференции «Системный анализ в проектировании и управлении» (Санкт-Петербург, СПбГТУ, 2000 г.), на международной научно-практической конференции «Информационные технологии и моделирование в управлении» (Санкт-Петербург, СПбГТУ, 2000 г.), на международной научно-практической конференции «Гражданская авиация на рубеже веков» (Москва, МГТУ ГА, 2001 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 35 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы и приложений.
Заключение диссертация на тему "Разработка методов и средств процедурного контроля воздушного движения"
7.4. Выводы
1. Внедрение автоматизированной системы процедурного контроля АС ПК ВД позволяет обеспечить процедурный контроль не на количественно, а на качественно более высоком уровне по сравнению с существующим. АС ПК ВД превосходит диспетчерский график по большинству параметров в несколько раз, а по некоторым из параметров - на порядок. Многих из возможностей, которыми обладает АС ПК ВД, диспетчерский график просто не имеет.
2. В АС ПК ВД реализованы специализированные функции поддержки принятия решения и защиты диспетчера от ошибок, описанные в предыдущих главах, в виду чего внедрение данной системы на рабочих местах диспетчера РЦ ЕС ОрВД и МДП позволит резко сократить вероятность ошибочных действий диспетчера УВД и повысить безопасность воздушного движения. Наибольший эффект внедрение АС ПК ВД обеспечит при полетах без непрерывного радиолокационного контроля а также при высокой загруженности диспетчера УВД (при наличии на связи 4 и более J1A одновременно).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Одной из проблем, имеющей крупное хозяйственное значение является отсутствие элементов информационной теории процессов УВД, позволяющих обосновано с научной точки зрения разработать методы и средства ПК ВД, удовлетворяющие современным требованиям.
Основной результат работы состоит в том, что в диссертации разработаны блоки (элементы) общей информационной теории процессов УВД а также комплекс методов и средств ПК ВД, основанных на разработанной теории. Разработанные автором блоки теории применяются к детальному исследованию методов и средств ПК ВД, что позволило разработать автоматизированную систему ПК ВД и имеет большое хозяйственное значение.
В результате анализа существующих способов ПК ВД выявлено, что способ контроля воздушного движения, основанный на контроле времени пролета ЛА фиксированных точек маршрута (ПОД) обладает существенными недостатками, основными из которых являются высокая погрешность отображения местоположения ЛА, высокая трудоемкость выявления ПКС, невозможность выявления ПКС при внетрассовых полетах и на хордовых трассах, низкая пропускная способность интерфейса «СПК - диспетчер ПК». Традиционные средства ПК ВД не обеспечивают безопасность ВД при отказе РЛК, если на связи находится более 6-9 ЛА, тогда как фактическая загрузка диспетчера в России в часы пик может достигать величины 15-20 Л А и более.
В процессе анализа моделей СПК ВД установлено, что в перспективных СПК могут использоваться модели СПК со стохастическим законом движения ЛА вдоль оси трассы, а также модели, в которых боковое движение ЛА представлено случайным процессом. Отличие представленных в диссертационной работе моделей СПК ВД от существующих состоит в том, что входом в СПК ВД является векторный с.п., описывающий фактическое состояние ЛА, а выходом - векторный с.п., описывающий отображаемое СПК состояние ЛА.
На основе теории информации разработана математическая модель для оценки количества информации о ДВО. Отличие данной модели от известных моделей состоит в том, что она позволяет учесть влияние на количество информации о ВО таких факторов как точность определения места JIA и плотность воздушного движения. Ранее подобных моделей не было. При помощи этой модели установлено, что способ отображения информации о ВО с помощью графика «время-путь» менее информативен по сравнению со способом, при котором метки J1A отображаются на фоне карты-схемы маршрутов движения (известные модели не позволяли это установить).
На основе теории инженерного творчества разработана модель «идеального» информационного обеспечения. В моделях реального информационного обеспечения этапами деятельности диспетчера являются: восприятие информации —> переработка информации —> принятие решения. Отличие модели ИИО от моделей реального информационного обеспечения состоит в отсутствии такого этапа деятельности диспетчера как переработка информации (диспетчеру предъявляется информация, непосредственно необходимая для принятия решения) и в наличии идеальных свойств (таких как нулевое время переработки информации, независимость от состояния РТС, предоставление диспетчеру информации, непосредственно необходимой для принятия решения, невозможность информационной перегрузки диспетчера).
Модель для оценки количества информации о ДВО и модель ИИО послужили теоретической базой, основой для разработки перспективных методов и средств ПК ВД.
В результате анализа процессов, протекающих в простейшем контуре ОВД установлено, что в качестве показателей эффективности информационного обеспечения диспетчера процедурного контроля целесообразно использовать совокупность показателей надежности (достоверности) информации, количества и качества информации о ДВО, экономической эффективности, эффективности ввода информации в систему процедурного контроля, а также различного рода комплексные показатели. Новизну представляет именно совокупность видов показателей, которые предложено использовать для оценки эффективности информационного обеспечения диспетчера процедурного контроля, а также впервые полученные в данной работе показатели количества информации о местоположении ЛА.
В процессе разработки методов и средств ПК ВД выявлено, что:
• методы высокоточного отображения ВО с использованием информации о дальности до РНТ, высокоточного отображения ВО с использованием информации о фактической путевой скорости ЛА, высокоточного отображения ВО с использованием периодической корректировки местоположения меток ЛА, повышения точности отображения ВО при наборе высоты или снижении ЛА, высокоточного отображения высоты ЛА в процессе набора высоты (снижения) позволяют обеспечить отображение ВО с высокой точностью (в несколько раз точнее, чем при использовании диспетчерского графика);
• предложенный в работе метод деления ЛА на три группы с отображением их различными цветами (требующие управления, требующие повышенного внимания, не требующие повышенного внимания) позволяет существенно повысить эффективность восприятия и переработки информации о ДВО, существенно сократить время анализа ВО и повысить эффективность УВД;
• предложенные в работе метод предоставления информации о параметрах ПКС, метод решения задачи разрешения (запрещения) пересечения занятого эшелона, метод предоставления диспетчеру информации, позволяющей разрешить ПКС путем изменения скорости ЛА, метод подсказки диспетчеру о разрешенных и о запретных маневрах изменения высоты дают возможность диспетчеру с одного взгляда оценить степень опасности той или иной ситуации, и облегчают принятие решения в УВД; Отличия предложенных методов от известных представлены в таблице: п/п Предложенный метод Отличие
1. Метод высокоточного отображения ВО в плане с использованием информации о дальности до РНТ, скорости движения J1A и периодической корректировки местоположения меток ЛА Предполагает определение дальности ЛА до любого РНТ с помощью высокоточных бортовых навигационных средств (DME, РСБН, GPS), а также периодическую (частотой раз в 5-10 мин) корректировку местоположения меток ЛА на экране ВО.
2. Метод повышения точности отображения ВО при наборе высоты или снижении ЛА Предполагает учет погрешности отображения местоположения ЛА при полете с переменным профилем с использованием эмпирических полиномиальных формул.
3. Метод высокоточного отображения высоты ЛА в процессе набора высоты (снижения) Предполагает расчет текущей высоты ЛА и ее отображение на экране СПК ВД с возможностью ее периодической корректировки
4. Метод разделения ЛА на три группы: требующих вмешательства в движение со стороны диспетчера УВД, требующих повышенного внимания и не требующих повышенного внимания Введена дополнительная группа ЛА, требующих повышенного внимания, учитывается вероятностный характер протекающих в простейшем контуре УВД процессов
5. Метод предоставления информации о параметрах ПКС Предполагает отображение информации о времени до ПКС с помощью шкалы времени на соединяющей ЛА линии, отображение минимального расстояния расхождения ЛА с тенденцией его изменения и интервала эшелонирования.
6. Метод решения задачи разрешения (запрещения) пересечения занятого эшелона Учитывает погрешности определения местоположения ЛА и параметров их движения с помощью СПК
7. Метод подсказки диспетчеру о разрешенных и о запретных маневрах изменения высоты Предполагает отображение информации о препятствиях на ближайших встречных и попутных эшелонах, а также минимальной скорости выполнения вертикального маневра изменения высоты, обеспечивающей безопасное пересечение занятого эшелона
8. Метод «привязки к наземным ориентирам» при контроле ВД на диспетчерском пункте МДП Предполагает получение информации о местоположении ЛА относительно точечных или линейных ориентиров и ввод полученной информации в СПК, на экране ВО которой отображается карта
В процессе анализа эффективности разработанных методов установлено, что:
1. разработанные методы и средства ПК ВД позволяют отображать ВО с точностью, в 5-10 раз превышающую точность отображения ВО с помощью диспетчерского графика;
2. отношение количества информации о местоположении J1A вдоль осей трасс, предоставляемой с помощью разработанных методов и средств
ПК ВД к количеству аналогичной информации, предоставляемой с помощью диспетчерского графика может достигать 1,9 - 6,3;
3. разработанные методы и средства ПК ВД дают возможность снижения норм продольного эшелонирования при полетах по ППП при отсутствии непрерывного PJIK до величины 40-45 км (в 3-4 раза по сравнению с существующими нормами);
4. разработанные методы и средства ПК ВД дают возможность получения экономического эффекта в целом по России порядка $5 млн. в год;
5. при загруженности диспетчера 16 JIA время анализа ВО при использовании разработанных методов и средств ПК ВД примерно в 12 раз меньше, чем при использовании диспетчерского графика; в 6 раз меньше, чем при использовании первичного РЛК и диспетчерского графика; и в 3 раз меньше, чем при использовании вторичного РЛК;
6. использование разработанных методов и средств ПК ВД позволяет существенно уменьшить вероятность ошибочных действий диспетчерского состава;
7. пропускная способность интерфейса «СПК-диспетчер» при использовании разработанных методов и средств ПК ВД для опытных диспетчеров в 3-5 раз выше, чем при использовании диспетчерского графика;
8. разработанные методы и средства ПК ВД позволят обеспечить существенную помощь диспетчерам, обеспечить значительное снижение их загруженности, существенное повышение безопасности ВД при полетах без непрерывного РЛК и при высокой загруженности диспетчера - при наличии на связи у диспетчера до 20-25 ЛА.
Разработанные методы и средства ПК ВД позволили:
• разработать ТЗ на создание автоматизированного рабочего места для диспетчера процедурного контроля гражданских секторов РЦ
ЕС ОрВД и МДП, которое утверждено ДГР ОВД ГС ГА Минтранса РФ (Приложение 11); • создать автоматизированную систему ПК ВД (АС ПК ВД), для рабочих мест диспетчера РЦ (ВРЦ) ЕС ОрВД и МДП (Приложения 9, 10). Внедрение автоматизированной системы процедурного контроля АС ПК ВД позволяет обеспечить процедурный контроль не на количественно, а на качественно более высоком уровне по сравнению с существующим.
Библиография Плясовских, Александр Петрович, диссертация по теме Навигация и управление воздушным движением
1. Автоматизированные системы управления воздушным движением: Справочник/В.И.Савицкий, В.А.Василенко, Ю.А.Владимиров, В.В.Точилов; Под ред. В.И.Савицкого. -М.: Транспорт, 1986. - 192 с.
2. Аксенов И.Я. Кибернетика и информация на транспорте// Информация и кибернетика. Сб. статей. М.: Советское радио, 1967. - С. 336- 405.
3. Аксенов И.Я. Транспортные проблемы кибернетики// Кибернетику -на службу коммунизму. Сб. статей. -М.: Госэнергоиздат, 1961.-С. 102-134.
4. Алешин В.И., Крыжановский Г.А., Купин В.В., Плясовских А.П. Идеальная система обслуживания воздушного движения// Гражданская авиация на рубеже веков. Тезисы докладов МНТК. М.:МГТУ ГА, 2001.
5. Алешин В.И., Крыжановский Г.А., Купин В.В., Плясовских А.П. Математическое моделирование процессов управления воздушным движением в районе аэродрома// Тезисы докладов МНТК. М.:МГТУ ГА, 2001.
6. Алешин В.И., Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Концепция потока принимаемых решений при УВД// «Информационные технологии и моделирование в управлении: Труды II Международной научно-практической конференции, 20-22 июня 2000 года». СПб.: СПбГТУ, 2000.
7. Алешин В.И., Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Показатель числа конфликтов в точках схождения и пересечения маршрутов движения воздушных судов. В кн.: Проблемы безопасности полетов. Вып. 9. РАН. ВНИТИ, М.: 1993.
8. Алешин В.И., Купин В.В., Плясовских А.П. Косвенная оценка интенсивности потоков воздушных судов в системе управления воздушным движением// Тезисы докладов МНТК.-М.:МГТУ ГА, 2001.
9. Алешин В.И., Плясовских А.П. Математическое моделирование отказов обслуживания при управлении потоком заходящих на посадку ВС в системе УВДИ Вопр. обеспечения безопас. полетов при УВД: Межвуз. темат. сб. науч. тр. JL, 1986. - С.73-77.
10. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. М.: Московский рабочий, 1973.-296 с.
11. Анодина Т.Г., Кузнецов А.А., Маркович Е.Д. Автоматизация управления воздушным движением/ Учеб. Для вузов; Под ред. А.А.Кузнецова. М.: Транспорт, 1992, стр. 141-152.
12. Анодина Т.Г., Куранов В.П., Федоров Ю.М. Концепция перспективной системы организации воздушного движения// Труды ГосНИИ ГА 1989. - Вып.286. - С. 3-5.
13. Арефьев И.Б., Троянский Я. Аналитическое моделирование принятия решения в транспортном узле// Системный анализ в проектировании и управлении: Сб. тезисов докл. Междунар. научн.-практ. коиф. Санкт-Петербург: СПбГТУ, 2000. - С. 178-179.
14. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. М.: Сов. Радио, 1971. - 272 с.
15. Борисов О.Н., Кулиш Г.Н., Трикоз В.К. Эффективность применения системы предупреждения столкновений самолетов в воздухе// Труды ГосНИИ ГА. 1989. - Вып.286. - С. 45-51.
16. Боровков А. А. Теория вероятностей. М.: Наука, 1976. - 352 с.
17. Боровков А.А. Вероятностные процессы в теории массового обслуживания. М.: Наука, 1972.
18. Бочкарев В.В., Крыжановский Г.А., Сухих Н.Н. Автоматизированное управление движением авиационного транспорта / Под. ред. Г.А.Крыжановского, М.: Транспорт, 1999. 319 с.
19. Вайну Я. Я.-Ф. Корреляция рядов динамики. М.: Статистика, 1977. -119 с.
20. Венда В.Ф. Инженерная психология и синтез системы отображения информации. М.: Машиностроение, 1975.-396 с.
21. Вентцель Е. С. Овчаров J1. А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1991 . - 384 с.
22. Вентцель Е.С, Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1988. - 480 с.
23. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Прикладные задачи теории вероятностей. -М.: Радио и связь, 1983, с 222.
24. Воздушная навигация: справочник / А. М. Белкин, Н. Ф. Миронов, Ю. И. Рублев, Ю. Н. Сарайский. М.: Транспорт, 1988 . 303 с.
25. Воинов В.Г., Никулин М.С. Несмещенные оценки и их применение. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. 440 с.
26. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей: Учебник Изд. 6-е, перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1988.-448 с.
27. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. М.: Наука, 1987. - 336 с.
28. Грачев В.В., Кейн В.М. Радиотехнические средства управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1975. - 344 с.
29. Гуткин Л.С. Оптимизация радиоэлектронных систем. М.: Сов. Радио, 1975.-368 с.
30. Давыдов П.С., Сосновский А.А., Хаймович И.А. Авиационная радиолокация: Справочник. М.: Транспорт, 1984. - 223 с.
31. Данилюк Л.В. Криницын В.В. Сравнительный анализ алгоритмов вторичной обработки радиолокационной информации// Теория и практика совершенствования радиобеспечения полетов. Сборник научп. трудов. М.: РИО МИИГА, 1988. с. 22-29.
32. Денисов А. А., Колесников Д. Н. Теория больших систем управления: Учебное пособие для вузов. Л.: Энергоиздат, Ленингр. отд-ние, 1982.-288 с.
33. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации: Учеб. для студ. вузов по спец. «Автоматизированные системы обработки информации и управления». М.: Высш. шк., 1989. - 320 е.: ил.
34. Док. 4444. Правила полетов и обслуживания воздушного движения. Монреаль: ИКАО, 1996.
35. Дружинин Г.В., Сергеева И.В. Качество информации. М.: Радио и связь, 1990.- 172 с.
36. Дубровский В.И., Крыжановский Г.А., Солодухин В.А. Организация радиотехнического обеспечения в система УВД (рациональное оснащение районных центров) М.: Транспорт, 1985. - 164 с.
37. Духон Ю.И. и др. Справочник по связи и радиотехническому обеспечению полетов/ Под ред. Р.С. Терского. М.: Воениздат, 1979. - 286 с.
38. Душков Б.А., Смирнов Б.А., Терехов В.А. Инженерно-психологические основы конструкторской деятельности (припроектировании систем «человек-машина»): Учеб. пособ. М.: Высш. шк., 1990.-271 с.
39. Жук И.И. Об автоматизации одной из функций принятия решения диспетчером РЦ ЕС УВД// Теория и практика совершенствования системы УВД: Межвузовский тематический сборник научных трудов. Под ред. Г. А. Крыжановского. Л.: ОЛАГА, 1990. - С. 102-110.
40. Затонский В. М., Крыжановский Г. А. Моделирование процессов принятия решения диспетчером УВД// Методы и модели анализа процессов УВД: Межвузовский сборник научных трудов. Под ред. Г. А. Крыжановского. Л.: ОЛАГА, 1981.-С. 60-66.
41. Затонский В. М., Солодухин В. А. Моделирование процессов рационального принятия решения в типовых ситуациях УВД// Методы и модели анализа процессов УВД: Межвузовский сборник научных трудов. Под ред. Г. А. Крыжановского. Л.: ОЛАГА, 1981. - С. 77-81.
42. Затонский В.М. Синтез показателей для оценки результатов деятельности диспетчера при решении типовых задач УВД// Методы и модели анализа процессов УВД: Межвузовский сборник научных трудов. Под ред. Г. А. Крыжановского. Л.: ОЛАГА, 1981. - С. 38-40.
43. Затонский В.М. Технология управления воздушным движением. Учебное пособие/Академия ГА, С.-Петербург, 1994, с. 13-17.
44. Земан И. Познание и информация. М.: Прогресс, 1966. - 254 с.
45. Ивлюшов А. А. Модели оценки эффективности комплексов технических средств навигации и УВД// Вопросы навигации и УВД: Межвузовскийц тематический сборник научных трудов. Под ред. П. В. Олянюка. Л.: ОЛАГА, 1990. - С. 51-55.
46. Игнатов В.А. Теория информации и передачи сигналов: Учебник для вузов. М.: Сов. Радио, 1979. - 280 с.
47. Исаев Л.П., Казимирчак В.В. Пилипчик В.Г. Исследование способов отображения информации о планах движения самолетов в АС УВД. В кн.: Авиационная эргономика и безопасность полетов.- Киев., 1974, с.36-37.
48. Карпина Н.Н., Лобанова Н.И., Шныров В.Г. Разработка моделей оценки экономической эффективности оснащения аэродромов категорированными системами посадки. Депонированная рукопись. Л.: ОЛАГА, 1981.-6 с.
49. Качан В. К., Перевезенцев Л. Т., Сокол В. В. Радиооборудование автоматизированных систем управления воздушным движением. Киев: Вища школа, 1984. - 312 с.
50. Кизько В.Г. Управление движением воздушных судов. Книга 1. /Санкт-Петербург: Академия ГА. 2003. - 124 с.
51. Кизько В.Г., Крыжановский Г.А., Солодухин В.А. Метод построения комплексной оценки деятельности диспетчера в системе УВД// Авиационная эргономика: Труды КИИГА. Киев: КИИГА, 1979.
52. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. Пер. с англ./ Пер. И.И.Грушко; ред. В.И.Нейман. М.: Машиностроение, 1979. - 432 с.
53. Клюев Н.И. Информационные основы передачи сообщений. М.: Советское радио. - 1966. - 360 е.
54. Колмогоров А.Н. Теория информации и теория алгоритмов. М.: Наука, 1987.-304 с.
55. Концепция и системы CNS/ATM в гражданской авиации / Бочкарев В.В., Кравцов В.Ф., Крыжаовский Г.А. и др.; Под ред. Г. А. Крыжановского. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003.
56. Котик М.А. Курс инженерной психологии. 2-е изд., испр. И доп. -Таллин: Валгус, 1978. - 364 с.
57. Коханский Л.Э. Автоматическая передача радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974. - 156 с.
58. Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. Теория передачи изображения и ее приложения. М.: Радио и связь, 1986. -248 с.
59. Крыжановский Г. А. Прогнозирование и оптимизация процессов принятия решений при управлении воздушным движением// Оптимизация методов навигации и автоматического управления движением воздушных судов. Под ред. П. В. Олянюка. Л.: ОЛАГА, 1984. - С. 27-31.
60. Крыжановский Г.А. Введение в прикладную теорию управления воздушным движением. М.: Машиностроение, 1984.
61. Крыжановский Г.А. Центральные задачи и методы прикладной теории УВД// Методы и модели анализа процессов УВД: Межвузовский сборник научных трудов. Под ред. Г. А. Крыжановского. Л.: ОЛАГА, 1981.
62. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Идеальное информационное обеспечение оператора автоматизированных систем на примере диспетчера обслуживания (управления) воздушного движения// Авиакосмическое приборостроение. 2004. - № 5.
63. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Количество информации о транспортном потоке// Управление и информационные технологии на транспорте: Тезисы докладов международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ-97». СПб: СПГУВК, 1997.
64. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Математическая модель для оценки количества информации о динамической воздушной обстановке в зоне УВД// Авиакосмическое приборостроение. 2004. - № 4.
65. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Патент на изобретение № 2134910 по заявке № 98105816, дата поступления: 25.03.98. Приоритет от 25.03.98. Способ управления воздушным движением.
66. Крыжановский Г.А., Плясовских А.П. Разработка математической модели для оценки количества информации о динамической воздушной обстановке в системе УВД// Авиакосмическое приборостроение. 2003. - №
67. Крыжановский Г. А., Плясовских А.П. Способ управления воздушным движением// Патент на изобретение, № 2134910, приоритет от 25.03.98 1999.
68. Крыжановский Г.А., Черняков М.В. Комплектование авиационных систем передачи информации. М.: Транспорт, 1992. - 295 с.
69. Крыжановский Г.А., Черняков М.В. Оптимизация авиационных систем передачи информации. М.: Транспорт, 1986. - 294 с.
70. Крыжановский Г.А., Шашкин В.В. Управление транспортными системами. Часть III. СПб: Северная Звезда, 2001.-224 с.
71. Кузнецов А.А., Дубовский В.И. Эксплуатация радиооборудования аэродромов и трасс. М.: Транспорт, 1981. - 224 с.
72. Кузнецов А.А., Дубовский В.И., Уланов А.С. Эксплуатация средств управления воздушным движением: Справочник. М.: Транспорт, 1983. -256 с.
73. Куликовский ЛФ., Морозов В.К. Основы информационной техники. Учебник для вузов. М., «Высшая школа», 1977. 360 с.
74. Либов В.М. Развитие системы CNS/ATM в Магаданском регионе// Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем: Межвузовский сборник научных трудов. Том VI 4.2. Под ред. Г.А.Крыжановского. С.-Петербург, Академия ГА, 2001. - С. 37-40.
75. Лигум Т.Н. Аэродинамика самолета Ту-134А-3 (Б-3) М.: Транспорт, 1987.-261 с.
76. Липин А.В., Попов К.С. Выполнение международных полетов. Книга 4. Обслуживание воздушного движения. Учебник. Под ред. Липина А.В. -СПб.: Академия ГА, АО центр Автоматизированного обучения, 1997.
77. Липкин И. А. Основы статистической радиотехники, теории информации и кодирования. М.: Сов. Радио, 1978. - 240 с.
78. Литвак И. П., Ломов Б.Ф., Соловейчик И.Е. Основы построения аппаратуры отображения в автоматизированных системах. Под ред. А. Я. Брейтбата. М.: Сов. радио, 1975. 352 с.
79. Макаров К. В., Ильницкий Л. Я., Шешин И. Ф. Радионавигационные системы аэропортов: Учебник для вузов гражданской авиации/ Под ред. К. В. Макарова. М.: Машиностроение, 1988. - 344 с.
80. Мамушкин С.П. Графический способ контроля движения самолетов в ГВФ. М. РИО Аэрофлота, 1956. - 36 с.
81. Мартюшев В.П., Раскин С.Р. График движения самолетов в районе аэропорта. М. РИО Аэрофлота, 1956. - 34 с.
82. Математическое моделирование переработки информации оператором человеко-машинных систем / В. Ф. Присняков, Л. М. Приснякова. М.: машиностоение, 1990. - 248 с.
83. Материалы Всемирной конференции ИКОА по внедрению системы CNS/ATM. Монреаль. ИКАО, 1998.
84. Методические рекомендации по организации управления потокамиприлетающих и вылетающих ВС- в районе аэродрома / В. И.Алешин, Н. В. Бабаев, Г. А. Крыжановский, А. П. Плясовских, В. А. Тумаркин, Л. К. Щербаков. М.: Воздушный транспорт, 1993. -104 с.
85. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений: Пер. с нем. М.: Мир, 1990. - 208 с.
86. Мясоедов П.Г., Соколов А.Ф. Отображение информации. М.: Воениздат, 1971. - 264 с.
87. НПП ГА -85). М.: Воздушный транспорт, 1985. - 254 с.
88. ПО. Национальный план для систем CNS/ATM. Инструктивный материал/ ИКАО. Монреаль, 1999.
89. Неделько С.Н. Разработка методов повышения надежности управления воздушным движением при отказах наземных радиотехнических средств: Дис. канд. техн. наук: 05.22.13 /Академия ГА. Л., 1986. - 256 с.
90. Ников Р.Д. Определение пропускной способности аэродромных зон при полетах по стандартным траекториям// Моделирование систем управления воздушным движением и пилотажно-навигационных кмплексов:
91. Сборник научных трудов. Киев: КИИГА, 1985. - С. 42-46.
92. Оляшок П.В., Тучков Н.Т. Принципы функционирования радиолокационных станций управления воздушным движением. Учебное пособие. Л.: ОЛАГА, 1984. - 76 с.
93. Организация управления воздушным движением / В. И. Алешин, Ю. П. Дарымов, Крыжановский Г.А. и др.; Под ред. Г.А. Крыжановского. М.: Транспорт, 1988.-264 с.
94. Организация управления воздушным движением. Под. ред. Г. А. Крыжановского. Л.: ОЛАГА, 1978. 82 с.
95. Основные принципы учета человеческого фактора в системах организации воздушного движения (ATM)/ ИКАО Doc 9758-AN/966. Монреаль, 2000. с.
96. Основы научных исследований: Учеб. для техн. вузов/В.И.Крутов, И.М.Грушко, В.В.Попов и др.; Под ред. В.И.Крутова, В.В.Попова. М.: Высш.шк., 1989.-400 с.
97. Перевезенцев Л.Т., Зеленков А.В., Огарков В.I I. Радиолокационные системы аэропортов. Учебник для вузов гражданской авиации. Под ред. Л.Т. Перевезенцева. -М.: Транспорт, 1981. -378 с.
98. Пирс Дж. Символы, сигналы, шумы: закономерности и процессы передачи информации. М.: Мир, 1967. - 334 с.
99. Плясовских А.П. Аспекты учета человеческого фактора при отображении информации в системе УВД// «Сборник аннотированных материалов конференции и Чтений, посвященных памяти И.И.Сикорского» СПб.:Академия ГА, 2000.
100. Плясовских А.П. и др. Авторское свидетельство № 1709366, Заявка № 4807010, приоритет изобретения 28 декабря 1990 г. Устройство дляконтроля занятости взлетно-посадочной полосы. Зарегистрировано 1 октября 1991 г.
101. Плясовских А.П. и др. Авторское свидетельство № 1785354, Заявка № 4772110, приоритет изобретения 22 декабря 1989 г. Микроволновая система посадки летательного аппарата.
102. Плясовских А.П. Проблемы информационного обеспечения обслуживания воздушного движения при отсутствии радиолокационного контроля// «Современные научно-технические проблемы ГА» (тезисы докладов). М.: Московский гос. технич. университет ГА, 1999.
103. Плясовских А.П. Разработка и обоснование оценки целесообразности внедрения систем предупреждения столкновений: Дис. канд. техн. наук: 05.22.13 /Академия ГА. -JI., 1990.-221 с.
104. Плясовских А.П. Система процедурного контроля воздушного движения//«Современные научно-технические проблемы ГА» (тезисы докладов). М.: Московский гос. технич. университет ГА, 1999
105. Плясовских А.П., Харин Н.Н. Влияние времени реакции экипажа иа эффективность предупреждения столкновений ВС// Время экстр, реакции человека-оператора и вопр. безопас.: теория, методы, приборы: Всес. симпоз. 22-24 окт. 1990: Тез. докл.- С.20.
106. Плясовских А.П., Харин Н.Н. Универсальный показатель безопасности деятельности// Время экстр, реакции человека-оператора и вопр. безопас.: теория, методы, приборы: Всес. симпоз. 22-24 окт. 1990: Тез.докл. - Иваново, 1990. - С. 21.
107. Плясовских А.П., Чугунов В.И. Использование современных информационных технологий при проведении поисково-спасательныхработ// «Современные научно-технические проблемы ГА» (тезисы докладов). М.: Московский гос. технич. университет ГА, 1999.
108. Подсистемы речевой связи АС УВД: Учебное пособие /В.А.Анисимов, Н.М.Мирзагитов, А.М.Овчинкин, В.И.Панасенко. Рига: РКИИГА, 1990.- 132 с.
109. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учеб. Пособие для студентов втузов. М.: Машиностроение, 1988. - 368 с.
110. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации/ А.Г.Зюко, А.И.Фалько, И.П.Панфилов, В.Л.Банкет, П.В.Иващенко; Под ред. А.Г.Зюко. М.: Радио и связь, 1985. - 272 с.
111. Поплавский Р.П. Термодинамика информационных процессов. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. - 1981. - 256 с.
112. Попов Г.П. Инженерная психология в радиолокации (система индикатор оператор). Под. ред. В.И.Николаева. М.: Сов. радио, 1971. - 144 с.
113. Прогноз развития воздушного транспорта до 2010 года /Циркуляр ИКАО AT/116. Монреаль: ИКАО, 2001. - 48 с.
114. Прогноз ситуаций с воздушным движением в секторах РЦ (ВРЦ) ЕС ОрВД Российской Федерации на период навигации «осень-зима» 2002/2003 годов. М.: ФГУП Главный Центр планирования и регулирования потоков воздушного движения, 2002. - 20 с.
115. Программа CFIT ICAO. - Циркуляр ICAO № 2453 (Док. 18747), 1997.
116. Пятко С.Г. Методы повышения точности прогнозирования траекторий полета самолетов в АС УВД: Дис. канд. техн. наук: 05.22.13 /Академия ГА. Л., 1985. - 256 с.
117. Радиолокационное оборудование автоматизированных систем УВД: Учебное пособие/ А. А. Кузнецов, А. И. Козлов, В. В. Криницын и др. М.: Транспорт, 1985. - 344 с.
118. Раскин J1. Г. Анализ сложных систем и элементы теории оптимального управления. М.: Советское радио, 1976. 344 с.
119. Руководство по летной эксплуатации самолетов Ту-134 (А, Б). Книга 1, 2. М., «Воздушный транспорт», 1996. 360 с.
120. Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию самолета Ту-154Б. -М., «Воздушный транспорт», 1975.
121. Свиланс М.П. Элементы теории информации (применительно к автоматизированным системам управления). Рига: Знание, 1973.-252 с.
122. Соколов Е. С. Организация работы службы движения авиапредприятий гражданской авиации. Организационно-производственные решения в службе движения авиапредприятий гражданской авиации: Учебное пособие. Л.: ОЛАГА, 1985. - 92 с.
123. Солодов А.В. Теория информации и ее применение к задачам автоматического управления и контроля. М.: «Наука», 1967, 432 с.
124. Способ построения графиков в координатах «событие-время» и аппаратура для его осуществления. Патент США № 4208809 (G 09В 29/06).
125. Справочник пилота и штурмана гражданской авиации В. А. Русол, В. Ф. Кисилев, Г. О. Крылов и др.; Под ред. И. Ф. Васина. М.: Транспорт, 1988. - 319 с.
126. Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Ныо-Йорк, 1970: Пер. с англ. (в четырех томах)/ Под общей редакцией К. Н. Трофимова. Том 3. Радиолокационные устройства и системы / Под ред. А. С. Виницкого. М.: Сов. радио, 1978. - 528 с.
127. Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Ныо-Йорк, 1970: Пер. с англ. (в четырех томах)/ Под общей редакцией К. Н. Трофимова. Том 4. Радиолокационные станции и системы / Под ред. М.М.Вейсбена. М.: Сов. радио, 1978. - 376 с.
128. Стратанович P.JI. Теория информации. М.: Сов. радио, 1975,424 с.
129. Темников Ф.Е. и др. Теоретические основы информационной техники. М.: Энергия. - 1971.-424 с.
130. Теория выбора и принятия решений: Учебное пособие. / Макаров И.М., Виноградская Т.М., Рубчинский А.А., Соколов В.Б. М.: Наука, 1982. -328 с.
131. Техника систем индикации. Пер. с англ. Под ред. А.Н. Шеманина и Н.И. Иванова. М.: Мир, 1990. - 520 с.
132. Технологии работ диспетчеров службы движения гражданской авиации. М.: Воздушный транспорт, 1982. - 284 с.
133. Технология работы диспетчеров УВД. М.: Воздушный транспорт. -2000.- 160 с.
134. Тростников В.Н. Человек и информация. М.: Наука., 1970. - 188 с.
135. Уилмер. Измерение информации в криминалистике. Зарубежная радиоэлектроника. 1967. № 8.
136. Унгурян С.Г., Маркович Е.Д., Волевач А.И. Анализ и моделирование систем управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1980.- 205 с.
137. Управление воздушным движением /Т.Г.Анодина, С.В.Володин,
138. B.П.Куранов, В.И.Мокшанов. М.:Транспорт, 1988. - 229 с.
139. Управление воздушным движением: Учебник для средн. спец учеб заведений /Ю. П. Дарымов, Г. А. Крыжановский, В. М. Затонский и др. Под ред. Ю. П. Дарымова. М.: 1989. - 327 с.
140. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. В 2-х томах. Т.1. Пер. с англ.-М.: Мир, 1984.
141. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. В 2-х томах. Т.2. Пер. с англ.-М.: Мир, 1984.
142. Хабибуллин Р. Ф. Системы поддержки процессов выработки решений// Системный анализ в проектировании и управлении: Сб. тезисов докл. Междунар. научн.-практ. конф. Санкт-Петербург.: СПбГТУ, 2000.1. C. 168-170.
143. Харкевич А.А.О ценности информации, «Проблемы кибернетики», вып. 4, Физматгиз, 1960.
144. Хиврич И.Г., Миронов Н.Ф, Белкин A.M. Воздушная навигация: Учебн. пособие для вузов. М.: Транспорт, 1984. - 328 с.
145. Хэмминг Р.В. Теория кодирования и теория информации: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1983. - 176 с.
146. Цветков А.Г. Принципы количественной оценки эффективности радиоэлектронный средств. М.: Советское радио, 1971. 200 с.
147. Человек и дисплей/ Г. М. Романов, Н. В. Туркина, Л. С. Колпащиков. Л.: Машиностроение, 1986. - 256 с.
148. Человеческий фактор. В 6-ти тт. Т. 5. Эргономические основы проектирования рабочих мест: Пер. с англ./К. Крёмер, Д. Чэффин, М.Айюб и др.-М.: Мир, 1992.-390 с.
149. Незбайло Т. Г. К вопросу определения коэффициента загруженности диспетчера. Вопросы оценки эффективности процессов УВД. Межвузовский тематический сборник научных трудов. Под ред. Г. А. Крыжановского. Л.: ОЛАГА, 1983. - С. 90-92.
150. Шашлов Б.А. Цвет и цветовоспроизведение. М.: «Книга», 1986. -280 с.
151. Шибанов Г. П. Количественная оценка деятельности человека в системах человек-техника. М.: Машиностроение, 1983. - 263 с.
152. Шилейко А.В., Кочнев В. Ф., Химушин Ф. Ф. Введение в информационную теорию систем / Под ред. А. В. Шилейко. М.: Радио и связь, 1985.-280 с.
153. Щербаков Л.К. Повышение эффективности радиолокационного контроля за движением воздушных судов// Труды ГосНИИ ГА. 1989. -Вып.286. - С. 67-73.
154. Электронные системы отображения информации: Сб.материалов под ред. Дж.Ховарда. М.: Воениздат. - 1966. - 424 с.
-
Похожие работы
- Аналитические и процедурные модели для информационной системы симуляции полета группы воздушных судов
- Повышение эффективности систем УВД с автоматическим зависимым наблюдением путем совершенствования методов и средств передачи и отображения навигационной информации
- Графоаналитический метод визуализации рисков катастроф воздушных судов
- Методы оперативного регулирования потоков воздушных судов при изменении условий выполнения полетов в автоматизированной системе управления воздушным движением
- Методы и модели организации информационной поддержки для эффективного формирования бесконфликтного потока воздушных судов
-
- Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте
- Транспортные системы городов и промышленных центров
- Изыскание и проектирование железных дорог
- Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог
- Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
- Управление процессами перевозок
- Электрификация железнодорожного транспорта
- Эксплуатация автомобильного транспорта
- Промышленный транспорт
- Навигация и управление воздушным движением
- Эксплуатация воздушного транспорта
- Судовождение
- Водные пути сообщения и гидрография
- Эксплуатация водного транспорта, судовождение
- Транспортные системы городов и промышленных центров