Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 64

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

При НШР линейные величины берутся в метрах, угловые параметры в радианах, скорость в м/с, время в секундах.

Результаты НШР могут быть преобразованы к следующим размерностям:

Рик, Рн1,     = 1,2,..., N) - к градусам; , ЛУРг   = 1,2,..., N) - к километрам.

Описание структуры МФИ. Исходя из требуемых задач, можно представить базо­вый перечень составных частей МФИ: ОР8-приемник; вычислитель; дисплей; модуль па­мяти; модуль управления с встроенной функциональной клавиатурой с подсветкой и ор­ганами управления яркостью дисплея; ВИП с включением по внешней команде; контрол­лер ввода видеоинформации; контроллер стандартных портов ввода-вывода; контроллер периферийных устройств; модуль обмена по АРчЕЧ0429; модуль перезапуска вычислите­ля (аппаратный таймер).

Рис. 3. Вид МФИ спереди

На рис. 3 обозначены основные элементы интерфейса пользователя: (1) встроенный динамик, (2) Кнопка вызова Диспетчера заданий ОС WindowS, (3) кнопка быстрого за­пуска программы, (4) функциональная кнопка [Fn], (5) кнопка [BackSpace], (6) много­функциональные цифровые кнопки [0-9], (7) кнопка [Enter], (8) кнопка табуляции [Tab], (9) кнопки управления курсором/регулирование громкости и яркости, (10) встроенный микрофон, (11) светодиодные индикаторы состояния, (12) жидкокристаллический дис­плей, (13) кнопка включения и выключения электропитания (служит также для быстрого перехода в режим энергосбережения в зависимости от настроек).

Предложения по программной реализации функциональности МФИ. При рас­смотрении предложений по практической реализации функциональности МФИ необхо­димо выделить три основные составляющие: операционная система, язык программиро­вания, формат карт.

Необходимо отметь, что на данное время в военных силах (ВС) Украины отсутст­вуют единые требования к ОС, которые используются в качестве встроенных в аппарату­ру специального назначения, в то же время отсутствуют и требования, которые в какой-то степени соответствовали требованиям НАТО/ИКАО. Поэтому в зависимости от сферы применения это могут быть такие ОС как WindowS XP Embedded (для учебно-тренировочных целей) или Linux, Unix, DOS (для реализации в военных целях).

При создании ПО для решения навигационных задач принято оперировать таким понятием как «Процессы жизненного цикла ПО» [2]. Эти процессы включают в себя:

• Процесс планирования создания ПО, который определяет и координирует меро­приятия процессов разработки ПО и интегральных процессов в рамках проекта.

• Процессы разработки ПО, в результате выполнения которых получается про­граммный продукт. Они включают: процесс разработки требований к ПО, процесс проек­тирования ПО, процесс кодирования ПО, процесс интеграции.

• Интегральные процессы, которые гарантируют корректность, управляемость и доверие к процессам жизненного цикла ПО и их результатам. Они включают: процесс верификации ПО, процесс управления конфигурацией ПО, процесс гарантии качества ПО, процесс взаимодействия с сертифицирующим органом.

Сейчас разработка ПО находится на процессе планирования создания ПО. Таким образом, в дальнейшем выбор языка программирования в последствии будет осуществ­ляться на основании выбора платформы и наличия компиляторов под нее. Необходимо также учитывать документы, характеризующие язык программирования и однозначно определяющие его синтаксис, управление данными и побочные эффекты языка.

Поскольку также нет четких требований в использовании определенного формата карт, этот выбор в основном зависит от области применения. Для учебно-тренировочных целей это могут быть карты, созданные на основании бумажных (сканированные и час­тично векторизованные). Для применения в специальных задачах это может быть отече­ственный формат ВС Украины - F20S. Этот формат предоставляет весьма понятную и удобную структуру хранения данных [3].

Выводы. МФИ, как прибор специального назначения должен обеспечивать пилота как стандартными функциями навигационного индикатора, так и рядом дополнительных функций. Он должен выполнять вычислительные функции, функции управления объек­тами, а также функции ввода-вывода, хранения и обработки информации. Предложенная концепция функционального наполнения МФИ соответствует основным современным навигационным индикаторам, обеспечивает полнофункциональную работу индикатора и требует внедрения в виде программного обеспечения.

Литература

1. Справочник пилота и штурмана гражданской авиации./ Под ред. И.Ф.Васина. -М.: Транспорт, 1988. - 320 с.

2. Межгосударственный Авиационный Комитет, Авиационный Регистр, Квалифи­кационные требования, Часть 178В, Требования к программному обеспечению бортовой аппаратуры и систем при сертификации авиационной техники, 2002 - 105 с.

3. Руководящий материал по описанию полей номенклатурного листа цифровой карты местности в формате F20S, 1993 - 26 c.

ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ВЫСОКОТОЧНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ЛЕТНОГО КОНТРОЛЯ РАДИОМАЯЧНЫХ СИСТЕМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ЗАХОДА НА ПОСАДКУ И ОБСЛУЖИВАНИЯ

ВОЗДУШНОГО ДВИЖЕНИЯ

В.П. Полюга, Б.Б. Поспелов, В.М. Симак* ООО «УКР-ПРОГРЕССТЕХ» 61072, г. Харьков, ул. Тобольская, 42, тел. (057) 763-05-43 E-mail: vppolyuga@mail.ru * Государственная авиационная администрация 01135, г. Киев, пр. Победы,14 In thiS article deScribed the concept of domeStic high-preciSion automated SyStem for the flight control of radio inStrument landing SyStem and air traffic control by the meanS of inte­grated uSage of traditional and new GPS/GNSS technologieS of preciSion detection of poSition of airborne objectS.

Введение. Реализация новой технологии организации воздушного движения, пред­ложенной ИКАО [1], требует модернизации существующей системы аэронавигационного обеспечения авиации в Украине на базе внедрения нового оборудования в аэропортах и на воздушных судах (ВС). Устанавливаемые требуемые навигационные характеристики (RNP) определяют уровень бортового оборудования ВС и инфраструктуру воздушного пространства (ВП). Становятся актуальными вопросы метрологического контроля (атте­стации) нового оборудования, обеспечивающего существенно более высокую точность RNP [2]. Решение проблемы метрологического контроля оборудования в этих условиях связано с обеспечением на порядок более высокой точности самих метрологических средств, используемых для контроля.

Существующий метрологический уровень контроля радиомаячных систем инстру­ментального захода самолетов на посадку (РСП) [6] и обслуживания воздушного движе­ния (ОВД) судов позволяет определять соответствие характеристик выдерживания линии пути ВС заданным эксплуатационным требованиям [3], но не дают оценки точности вы­держивания требуемых навигационных характеристик RNP.

В настоящее время для метрологического контроля, оценки и мониторинга навигационных характеристик бортового и наземного сегментов широко используют т.н. летные инспекционные системы (FIS), в которых для получения эталонных параметров движения ВС используются те или иные разновидности дифференциальных методов и DGPS-технологий определения координат ВС [4]. Однако известные FIS обладают рядом ограничений, не позволяющих решать комплекс необходимых задач метрологического контроля РСП и ОВД, обладают закрытой архитектурой программного обеспечения, что затрудняет адаптацию последнего под новые задачи, и в ряде случаев не позволяют осуществлять обработку информации в реальном времени.

В этой связи разработка отечественной высокоточной автоматизированной системы летного контроля (аттестации) (АСЛК) РСП и ОВД судов, в частности, принципов ее построения на основе использования традиционных и новых GPS/GNSS - технологий прецизионного определения местоположения ВС, является актуальной для авиации Украины.

Целью работы являлось: анализ базовых требований RNP авиационных потребителей для точного захода на посадку по категориям ИКАО, а также норм ИКАО на параметры наземного оборудования ILS, РСП и навигационно-посадочной аппаратуры (НПА) ВС и определение на его основе целесообразного принципа построения отечественной высокоточной АСЛК РСП и ОВД ВС.

RNP определяют показатель точности навигационных характеристик в пределах определенного ВП, который основан на учете погрешностей наземного и бортового навигационного оборудования, техники пилотирования и отображения данных [1]. RNP представляют   по   сути   фундаментальный   параметр,   связанный   с установлениембезопасных норм эшелонирования. Риск столкновения ВС в общем случае зависит от навигационных характеристик, критического времени для ВС и способности используемых в ВП систем воздействовать на процесс управления с целью предотвращения столкновения или поддержания приемлемого уровня навигационных характеристик. При анализе риска столкновения ВС допустимый уровень риска определяется целевым уровнем безопасности полетов [2].

Поддержание требуемого уровня навигационных характеристик и целевого уровня безопасности полетов предполагается осуществить на основе реализации новой CNS/ATM технологи [l]. Для этого при полетах по маршрутам на основе точности вы­держивания навигационных характеристик с вероятностью 0,9З установлено шесть типов RNP: RNP 1, RNP 4, RNP З, RNP 10, RNP 12,б, RNP 20 [2]. RNP 1 ... RNP З наиболее эф­фективны при полетах по маршрутам континентального ВП при точности выдерживания навигационных характеристик - 1,8З-9,2 км соответственно.

Наиболее ответственным с точки зрения определения координат ВС и принятия решения на посадку является этап посадки ВС.

Для захода на посадку по приборам с наведением в вертикальной плоскости уста­новлены RNP 0,З/12З, требующие точности измерения плоскостной и вертикальной со­ставляющих навигационного параметра +ЗЗб/З8 м и интервала их удержания +1112/7б м.

Требования авиационных потребителей к точности измерения координат (плоско­стной/ вертикальной составляющих) для точного захода на посадку по категориям ИКАО (и высоты над ИВПП) определяются значениями: I категория (30,0 м) - 4,З...8,З/1,З...2,0 м; II категория (1З,0 м) - 2,З...2,б/0,7...0,8З м; III категория (2,4 м) - 2,0 / 0,2...0,З м.

Наземное оборудование ILS и РСП имеют нормированные выходные параметры, подвергающиеся автоматическому допусковому контролю постоянно и летному контро­лю периодически. Бортовая НПА «Курс МП-70» ВС подвергается метрологическому контролю.

На параметры наземного оборудования ILS, РСП и бортового «Курс МП-70» ВС установлены следующие нормы ИКАО:

1. Радиомаяк курсовой (РМК)/ радиомаяк глиссадный (РМГ):

- искривление линии курса/ глиссады - 0,031.. .0,00З/ 0,0ЗЗ.. .0,023;

- смещение линии курса/среднего угла глиссады, м/град. - ±б/0,22З...З,З;

- изменение чувствительности к смещению, % - > ±(10.. .14)/ і 2З;

- уменьшение мощности излучения, % - 80/80.

2. Курсовой/(глиссадный) приемник (КРП/ГРП) ILS ВС:

- среднеквадратическое отклонение выходного сигнала по выходу 1З0/2З0 мкА, мкА - і 9/і1З/( і 8/і1З);

- погрешность центрирования по выходу 1З0/2З0 мкА, мкА - і 4/і7/(і З/і8);

Из анализа норм ИКАО на параметры наземного и бортового оборудования следу­ет, что погрешности задания выходных параметров ILS и РСП лежат в пределах і7,З...10% от номинальных значений, а измерения на борту - в пределах і8,З...9,З% от задаваемого значения выходного параметра [З]. Погрешности задания выходного пара­метра и его измерения обуславливают продольную и поперечную погрешности опреде­ления местоположения ВС вдоль линии пути, к которым добавляется погрешность тех­ники пилотирования и погрешность отображения информации [2].

Учитывая требования RNP, а также результаты анализа норм ИКАО на параметры наземного оборудования ILS, РСП и НПА ВС, при создании отечественной высокоточной АСЛК нецелесообразно ориентироваться не на какую то одну технологию, а придержи­ваться принципа комплексного использования технологий: дифференциальной DGPS, инерциальной (INS) и сетевой (GPS/HP OmniSTAR).

В соответствии с существующей методикой летного контроля (аттестации) РСП и ОВД [3], на борту высокоточной АСЛК должны размещаться следующие датчики нави­гационной информации:

СРРСН'2008

I-ч.і - ЗЗ9

- НПА «Курс МП-70» (или аналогичная ей аппаратура) для контроля выходных па­раметров ILS, РСП, МРМ и VOR;

- радиодальномер ВНД-94 для контроля выходных параметров DME, DME/P и сис­темы TAKAN;

- самолетный радиолокационный ответчик СО-96 для контроля выходных парамет­ров ОРЛ-А, ОРЛ-Т, зарубежных ВРЛ УВД, режимов УВД, БАН, А, АС, «Контроль», «Знак», «Бедствие».

Сигналы датчиков навигационной информации обрабатываются в бортовом уст­ройстве сбора, обработки, индикации и документирования (БУСОИД). Электронный мо­дуль адаптеров (ЭМА) формирует кадр в формате RS-232 и Ethernet. Два базовых элек­тронных модуля (БЭМ) обеспечивают обработку кадра ЭМА и данных измерений в ре­альном времени и выдают информацию на индикатор оператора, блок электронного ос­циллографа и печать. Результаты измерений подвергаются визуальному контролю и до­кументированию на электронном и бумажном носителях.

БЭМ работает под управлением операционной системы MicroSoft WindowS 2000, что позволяет разрабатывать специальное программное обеспечение, сочетающее необ­ходимую функциональность и наглядность информации с использованием типового гра­фического интерфейса.

Для получения эталонных параметров траектории АСЛК с учетом реализации предлагаемой комбинированной технологии, предлагается дополнительно установить и использовать на борту ВС и на земле:

- бортовой сегмент оборудования - 24-х канальный двухчастотный GPS-приемник DL-4+RT2Wi с поддержкой функционирования INS и двухчастотную авиационную ан­тенну GPS-512Q а также инерциальный навигационный блок IMU-G2-H58. С целью пе­редачи на GPS-приемник DL-4+ RTК-поправок, на борту устанавливается также УКВ радиостанция с адаптивной антенной системой, обеспечивающей динамический тракт передачи информации. Выход приемника должен предусматривать высокоскоростной интерфейс RS-232 DL-4+;

- наземный сегмент оборудования - 24-х канальную двухчастотную GPS-станцию ProPak-G2+DB9-L1L2W с двухчастотной кинематической антенной типа GPS-702 с вы­сокостабильным фазовым центром, технологией защиты от многолучевости и адаптацией к неопределенности условий приема.

GPS-станция комплектуется также УКВ радиостанцией для передачи сигналов кор­рекции на борт АСЛК RTC и устройством записи «сырых» данных наблюдений.

Приемник DL-4+ работает в дифференциальном режиме (DGPS), поддерживает входные сообщения форматов RTCA и RTCM, имеет встроенную карту памяти для запи­си данных, обеспечивает выход данных о местоположении.

Обработка «сырых» GPS-данных осуществляется программным пакетом Graf-Nav/GrafNet, который предназначен для работы под операционной системой WindowS.

Совместная обработка GPS-данных и данных инерциальной навигационной систе­мы IMU-G2-H58 должна осуществляется программным обеспечением Inertial Explorer, составной частью которого является программный пакет GrafNav. Данное программное обеспечение позволяет обрабатывать данные с очень высокой скоростью, осуществлять непрерывный контроль качества GPS-данных, определять координаты, крен, тангаж, курс, скорость, высоту и направление движения ВС на основе обработки данных в мно­гопараметрическом фильтре Калмана.

GPS-станция ProPak-G2+ работает в режиме DGPS, поддерживает входные сообщения форматов RTCA и RTCM, обеспечивает выход данных о местоположении.

На основе использования предлагаемого оборудования и реализации комбиниро­ванной технологии АСЛК будет обеспечивать ожидаемую точность (95%):

1. Координатных определений ВС:

- в режиме реального времени при базовых расстояниях до 1000 км и использова­нии оборудования и технологий типа НР OmniSTAR BV - 15...30 см;

- в режиме послесеансной обработки информации при использовании базовой GPS/GNSS-станции на удалениях до З0 км (плановая/ вертикальная составляющая) -2...Ю /5...25 см;

2. Составляющих вектора скорости ВС < (5...Ю) см/с;

3. Временной привязки результатов определений к шкале GPS -< 1 мкс, а к шкалам UTC и UTC UA - < 1мс;

4. Темп получения результатов траекторных измерений в зависимости от решаемой задачи - в пределах 1.1GG Гц.

Важным аспектом является применение технологий оценки точности с использова­нием фазовых наблюдений наземных двухчастотных референцных станций и специаль­ного программного обеспечения для обработки данных типа BERNESE.

Выводы. Реализация предлагаемого принципа построения отечественной высоко­точной АСЛК на основе принципа комплексного использования технологий OmniSTAR HP и современных сетевых технологий послесеансной обработки с привлечением наблю­дений перманентных GPS-станций позволит обеспечить:

дециметровую и субдециметровую точность в реальном масштабе времени и в режиме послесеансной обработки наблюдений на всей территории и в ВП Украины;

♦ максимальную надежность навигационных определений за счет совместной об­работки бортовых и наземных GPS/GNSS-наблюдений, а также наблюдений бортовой инерциальной системы;

♦ корректный пересчет текущих параметров движения ВС по наблюдениям эта­лонной АСЛК и аттестуемых бортовых навигационных систем в единую систему отсчета с целью их сравнения и оценки точности;

♦ надежный контроль качества способов определений параметров движения ВС, благодаря одновременному применению нескольких технологий и сравнения их резуль­татов, применения кодово-фазовых и фазовых решений, сравнения определений как в режиме реального масштаба времени, так и в режиме послесеансной обработки.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа